專利名稱：除草劑抗性水稻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及除草劑抗性水稻，尤其涉及具有以下除草劑抗性的水稻普殺特、滅草喹、煙嘧黃隆、氟嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox、這些除草劑的衍生物或干擾植物乙酰羥酸合成酶的其它除草劑。
背景技術(shù)：
植物中新的除草劑抗性的形成，可以大大提高產(chǎn)量和經(jīng)濟利益。水稻的產(chǎn)量經(jīng)常由于與茂盛生長在商品稻田中的水稻有親緣關(guān)系的雜草的大量生長而受到限制。這種雜草通常稱作“紅稻”。它和栽培水稻(Oryzasativa L.)屬于同一個種。紅稻和商品水稻在遺傳上的相似性使除草劑對紅稻生長的控制變得困難。除草劑禾大壯(草達(dá)滅S-乙基六氫-1-H-吖庚因-1-硫代羧酸酯)和Bolero(殺草丹S-[(4-氯苯基)甲基]二乙基硫代氨基甲酸酯)對紅稻有部分抑制性，但目前真正能控制紅稻的除草劑都不能用于稻田，因為商品水稻同時對這類除草劑具有敏感性。因此培育抗有效控制紅稻的除草劑的突變型商品水稻將會大大增強控制紅稻侵染的能力。
美國南部的水稻種植者將水稻作物和大豆輪作，從而有助于控制紅稻侵染。雖然這種輪作從經(jīng)濟上說通常并不是所希望的，但經(jīng)常是必需的，這是因為目前在商品水稻作物中沒有一種除草劑可用于選擇性地控制紅稻侵染。在大豆輪作期間，種植者使用一系列可作用于紅稻的除草劑，因此第二年又可以種水稻。種大豆代替水稻，會使美國水稻種植者每年每英畝損失$200-$300，這是一種每年影響到大約250萬英畝的潛在損失。美國的另一項損失(據(jù)估計每年約$50百萬)為磨坊對摻雜有紅稻的水稻付價較低所致。美國南部的水稻生產(chǎn)由于紅稻所致的全部經(jīng)濟損失據(jù)估計每年達(dá)$500至$750百萬。
水稻生產(chǎn)中，水稻種植者一般使用除草劑敵稗(商品名Stam)或草達(dá)滅(商品名禾大壯)控制雜草生長。敵稗沒有殘余活性。草達(dá)滅對魚有毒。這兩種除草劑都不能用于控制紅稻。普殺特((±)-2-[4，5-二氫-4-甲基-(1-甲基乙基)-5-氧-1-H-咪唑-2-基]-5-乙基-3-吡啶羧酸)是環(huán)境上可接受的草達(dá)滅替代物，它有敵稗所缺乏的殘余的雜草控制活性，是對紅稻非常有效的除草劑。普殺特還對水稻生產(chǎn)中重要的其它雜草(包括稗草)有很好的抑制作用。稗草是水稻生產(chǎn)中的主要雜草，目前常利用敵稗和草達(dá)滅來控制。然而已有報道表明稗草正對敵稗產(chǎn)生抗性。
在美國，抗能夠控制紅稻的除草劑的水稻變體的潛在市場約有5.3百萬英畝，美國之外的市場可能更大。世界上水稻生產(chǎn)約有350百萬英畝。在美國、巴西、澳大利亞、西班牙以及其它大多數(shù)水稻生產(chǎn)國的水稻生產(chǎn)中，紅稻是一種嚴(yán)重的草害。如果抑制乙酰羥酸合成酶的除草劑用于商品水稻生產(chǎn)中，那么它們將具有許多目前所用除草劑所沒有的優(yōu)點。潛在的優(yōu)點包括抗雜草的長時間殘余活性、對水稻生產(chǎn)中更主要的雜草(包括紅稻)的有效控制和相對的環(huán)境可容納性。
美國專利4,761,373描述了通過將組織培養(yǎng)物暴露于除草劑中培育抗除草劑的突變型玉米。據(jù)報道，突變型玉米植株含有一個發(fā)生改變的酶(即乙酰羥酸合成酶)，該酶提供了抗一些咪唑啉酮類和磺酰胺類除草劑的抗性。
Lee等，“煙草抗磺酰脲類除草劑的分子基礎(chǔ)”歐洲分子生物學(xué)(TheEMBO J.,7卷，5期，1241-1248頁(1988))描述了規(guī)定乙酰乳酸合成酶(也稱乙酰羥酸合成酶)的除草劑抗性形式的突變基因的煙草(Nicotianatabacum)的分離和鑒定，以及這些基因往煙草敏感品系中的重新導(dǎo)入。
Saxena等，“曼陀羅(Datura innoxia)的除草劑抗性”，(植物生理，86卷，863-867頁(1988))描述了幾個抗磺酰脲類除草劑的曼陀羅品系，還發(fā)現(xiàn)其中的一些對咪唑啉酮類除草劑有交叉抗性。
Mazur等，“編碼乙酰乳酸合成酶一兩類除草劑靶酶的植物基因的分離與鑒定”，(植物生理，85卷1110-1117頁(1987))討論了不同種的乙酰乳酸合成酶的同源程度的調(diào)查結(jié)果。
也參考共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請系列號07/657,429(1991年2月19日申請)，該申請公開了具有基因工程的咪唑啉酮抗性的轉(zhuǎn)化的植株，該抗性通過從如突變型擬南芥的植物克隆的基因來獲得。也可參考有關(guān)文獻(xiàn)Sathasivan等，“抗咪唑啉酮的擬南芥哥倫比亞變種中突變型乙酰乳酸合成酶基因的核苷酸序列”(核酸研究，18卷，8期，2188頁(1990))。
在下列文獻(xiàn)中也公開了在除稻外的其它植物中的除草劑抗性的AHAS酶的例子美國專利5,013,659；K.Newhouse等，“玉米(zea maysL.)的突變提供抗咪唑啉酮類除草劑的抗性”，應(yīng)用遺傳學(xué)理論(Theor.Appl.Genet.)，83卷，65-70頁(1991)；K.Sathasivan等，“擬南芥哥倫比亞變種抗咪唑啉酮類除草劑的分子基礎(chǔ)”，植物生理，97卷，1044-1050頁(1991)；B.Miki等，“利用擬南芥乙酰羥酸合成酶基因的Brassicanapus canola栽培品種的轉(zhuǎn)化及除草劑抗性的分析”，應(yīng)用遺傳學(xué)理論，80卷，449-458頁(1990)；P.Wiersma等“Brassica napus乙酰乳酸合成酶基因的分離、表達(dá)和系統(tǒng)發(fā)育的遺傳特征”，分子基因遺傳學(xué)(Mol.Gen.Genet.),219卷，413-420頁(1989)；和J.Odell等，“轉(zhuǎn)基因植物中野生型和除草劑抗性的乙酰乳酸合成酶基因的增強表達(dá)的比較以及對該酶活性的轉(zhuǎn)錄后限制的表示”，植物生理，94卷，1647-1654頁(1990)。
S.Sebastian等，“具有磺酰脲類除草劑的增強抗性的大豆突變株”(作物科學(xué)，27卷，948-952(1987))公開了通過除改變形式的AHAS酶之外的其它機制來抗磺酰脲類除草劑的大豆突變株。
K.Shimamoto等，“由轉(zhuǎn)化的原生質(zhì)體再生得到的能育轉(zhuǎn)基因水稻株”(自然，338卷，274-276頁(1989))公開了一種基因轉(zhuǎn)化方法，在該方法中，利用原生質(zhì)體的電穿孔法來轉(zhuǎn)化編碼β-葡糖醛酸酶的基因到水稻中。
T.Terakawa等，“通過體外篩選獲得抗除草劑芐嘧黃隆(BSM)的水稻突變株”(日本育種雜志(Japan.J.Breed),42卷，267-275頁(1992))公開了一種抗磺酰脲類除草劑的水稻突變株，該突變株通過對愈傷組織培養(yǎng)物施加選擇壓力來得到。該抗性是由于突變的AHAS酶所致。
以下是從事抗除草劑水稻品種研究的本發(fā)明人(或本發(fā)明人和其他作者)所發(fā)表的文獻(xiàn)。這些文獻(xiàn)是T.Croughan等，“通過生物技術(shù)的水稻和小麥改良”，每年研究報告第84期，水稻研究站，1992,100-103頁(1993)；T.Croughan等，“通過生物技術(shù)的水稻和小麥改良”，每年研究報告第85期，水稻研究站，1993,116-156頁(1994)；T.Croughan，“組織培養(yǎng)技術(shù)在抗除草劑水稻培育中的應(yīng)用”，路易斯安那農(nóng)業(yè)，37卷，3期，25-26頁(1994)；以及T.Croughan等，“通過生物技術(shù)的水稻改良”，每年研究報告第86期，水稻研究站，1994,461-482頁(1995年9月)。(注意，水稻研究站的每年研究報告于歷年之后出版，報告上一年的活動。如每年研究報告第84期，水稻研究站，1992，于1993年發(fā)表，總結(jié)1992所進(jìn)行的研究。)以下是有關(guān)抗除草劑水稻的兩項共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(也由本發(fā)明人所申請)系列號08/345,213，申請于1994年月11月28日，現(xiàn)為美國專利5,545,822；系列號08/628,031，申請于1996年4月4月。
發(fā)明的公開在本發(fā)明中，已在水稻植株中形成和表達(dá)了一種新的除草劑抗性。認(rèn)為該水稻新品種是同時具有在出苗前和出苗后有效地抗紅稻的除草劑抗性的開始。該新品種顯示出或者可望顯示出對以下除草劑的抗性普殺特、滅草喹、煙嘧黃隆、氟嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazanox。也可望該水稻新品種對這些除草劑的衍生物有抗性，以及對其它正常抑制乙酰羥酸合成酶(AHAS)的除草劑的至少一些有抗性，尤其是對咪唑啉酮類和磺酰脲類除草劑有抗性。已知上述每種除草劑的除草活性是由于它們對乙酰羥酸合成酶(AHAS)的影響所致。該酶催化亮氨酸、纈氨酸、異亮氨酸等氨基酸合成過程中的第一個步驟。AHAS酶的抑制對植物來說通常是致命的。
該發(fā)明中的水稻植株有兩種獨立的抗正常抑制AHAS的除草劑的機制。出人意料地發(fā)現(xiàn)兩種抗除草劑機制在一種植物中是協(xié)同作用的，即兩種抗性機制都存在的植株的除草劑抗性遠(yuǎn)大于兩種類型的簡單組合所形成的抗性。
兩種抗性機制之中，第一種是代謝性途徑，該途徑還不十分清楚，但它本身并沒有包含突變的AHAS酶。第一種抗性機制使甚至具有野生型、無抗性AHAS酶的植株也具有除草劑抗性。第二種抗性機制是一個突變的AHAS酶，該酶在體內(nèi)和體外試驗中都顯示出對正常抑制上述酶的除草劑水平的直接抗性。
結(jié)合兩種抗性機制的協(xié)同作用是很顯著的。噴灑相當(dāng)于每英畝0.063磅活性成分普殺特(控制雜草所需的推薦用量)的除草劑時，將徹底殺死陽性對照(無抗性的水稻植株)。相反，處理后36天，甚至施以5倍水平的普殺特(每英畝0.313磅活性成分)時，同時具有兩種抗性機制的植株都無可見的受害癥狀。處理后36天，雜交種在0-10的標(biāo)尺上的等級為10，其中“0”表示死亡植株，“10”表示無可見受害癥狀(等同于不施除草劑的陰性對照植株)。相比之下，在同樣的處理水平下(0.313磅活性成分/英畝)，只具有兩種抗性機制之一的植株在處理后第36天表現(xiàn)出嚴(yán)重受害癥狀。只有第一種抗性機制的植株在同樣的10點標(biāo)尺上，有約0.6的等級。只有第二種抗性機制的植株有約4.0的等級。完全出人意外的是在只有一種抗性機制的植株受到嚴(yán)重傷害的條件下，具有兩種抗性機制的植株根本不表現(xiàn)出受除草劑傷害癥狀。
除了控制紅稻外，許多抑制AHAS的除草劑還有效地抑制稻田中常見的其它雜草。這些除草劑有的有殘余活性，因此一次施用既可抑制現(xiàn)有的雜草，也可抑制以后長出的雜草，這一點對于水稻生產(chǎn)來說是至關(guān)重要的。目前用于水稻的除草劑都沒有抗包括紅稻在內(nèi)的廣譜雜草的殘余活性。一旦具有控制紅稻和其它雜草的有效殘余活性，那么水稻生產(chǎn)者就有了一個比目前所用的更優(yōu)越的雜草控制系統(tǒng)。
在水稻生產(chǎn)中，水的作用之一是控制雜草，即稻田里的一層死水抑制雜草的生長。一旦有具有后效控制雜草特性的除草劑，生產(chǎn)者在水的管理上就會有更大的靈活性。現(xiàn)在稻田的淹水時間可以推遲，其反過來又有助于控制水稻象鼻蟲(水稻的主要害蟲)。此外，或二者可能是相協(xié)調(diào)的，通過推遲淹水時間直到有足夠的雨水灌田而無需生產(chǎn)者支出任何花費，可減少抽排費用。
實施本發(fā)明的方式抗性機制Ⅰ相協(xié)同的第一種抗性機制是以代謝為基礎(chǔ)的抗性，該機制還不十分清楚，但其作用不依賴于AHAS酶。這種除草劑抗性機制是由ATCC登記號為75295的水稻株所表達(dá)的除草劑抗性機制。
具有第一種抗性機制的水稻株是通過花藥培養(yǎng)獲得的?；ㄋ幣囵B(yǎng)是能在克隆中引起遺傳變異的一項技術(shù)。細(xì)胞在培養(yǎng)物中時并不暴露于除草劑。相反，在大田條件下使從培養(yǎng)物中長出的子代暴露于除草劑。雖然，在細(xì)胞水平上篩選除草劑抗性有一種優(yōu)勢，即可獲得更多的個體基因組，但是正如本文中所做的，在大田中進(jìn)行初檢驗也有其優(yōu)勢。尤其是，生長于培養(yǎng)物中的植物細(xì)胞表現(xiàn)出的特征和種植于大田條件下的整株植物的特征之間并不總是一致的。
通過在回交株(該回交株通過用“Mercury”水稻品種的花粉給“Lemont”品種的水稻植株授粉來得到)的F2子代上進(jìn)行花藥培養(yǎng)獲得該抗性品系，而后利用該雜交種的花粉給“Mercury”品種的植株授粉而得到一個回交株。所獲得的回交株描述為Mercury//Lemont/Mercury。將從由該回交株產(chǎn)生的植株上收集的花藥平鋪在愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基上，并將獲得的愈傷組織轉(zhuǎn)移到植株再生培養(yǎng)基上。所用過程基本上如Croughan和Chu(“水稻(Oryza sativa L.)愈傷組織培養(yǎng)物的形成和植株的再生”，Bajaj(編輯)，農(nóng)業(yè)和林業(yè)生物技術(shù)，19-37頁(1991年))所述的一樣。產(chǎn)生幾株再生植株并使之在溫室中生長至成熟，以結(jié)出種子。將子代種子播在大田里，用園藝上用的牽引式噴霧器噴灑除草劑。
將由此花藥培養(yǎng)過程獲得的一組子代(4,193行)播種于大田里，并在幼苗發(fā)育的四葉期每英畝噴灑4英兩Pursuit(每英畝1.00英兩活性成分普殺特)。除一行外的其余所有行都受傷或死亡。但有一行未顯示出明顯的癥狀。第一次處理后四周，從試驗點移去具有抗性的行的部分作為預(yù)防，然后在整個試驗點噴灑以8英兩/英畝的Pursuit(每英畝2.00英兩活性成分普殺特)。這種處理使所有第一次噴灑處理中存活(但處于受傷狀態(tài))的行株死亡，但是在抗性品系中仍未誘導(dǎo)出明顯癥狀。
為了獲得最高的種子產(chǎn)量，將抗性行中的個體植株以大的間隔分開并移植。所有的植株都表現(xiàn)為可育?？剐灾仓瓿墒鞎r，收集得到大約7磅的可育種子。
這些植株對幾種其它AHAS抑制性除草劑的抗性也進(jìn)行了試驗。在9英尺長的小田塊中，每塊種植7行水稻。該試驗包括九種對照水稻品種，以及ATCC75295水稻品系。用帶有遮護罩的噴霧器噴灑除草劑，每塊田中噴灑6行。所用的四種除草劑為Pursuit(普殺特(±)-2-[4,5-二氫-4-甲基-(1-甲基乙基)-5-氧-1H-咪唑-2-基]-5-乙基-3-吡啶羧酸)、Scepter(滅草喹2-[4,5-二氫-4-甲基-4-(1-甲基乙基)-5-氧-1H-咪唑-2-基]-3-喹啉羧酸)、Accent(煙嘧黃隆2-(((((4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)氨基碳酰))氨基磺酰))-N,N-二甲基-3-吡啶甲酰胺)和Beacon(氟嘧黃隆3-[4,6-(二氟甲氧基)-嘧啶-2-基]-1-(2-甲氧碳酰苯磺酰)脲)。當(dāng)水稻處于成熟的三葉期時，每種除草劑噴灑兩塊重復(fù)田。每個對照品種和抗性品系的兩塊田，左邊都不噴灑而作為對照。進(jìn)行Accent處理時，每英畝使用0.67英兩藥品(0.50英兩活性成分)，其中含有0.25％的非離子型表面活性劑。進(jìn)行Pursuit處理時，每英畝使用4英兩藥品(1.00英兩活性成分)，其中含有0.25％的非離子型表面活性劑。進(jìn)行Scepter處理時，每英畝施1品拖藥品(3英兩活性成分)，其中含有0.25％的非離子型表面活性劑。進(jìn)行Beacon處理時，每英畝使用0.76英兩藥品(0.57英兩活性成分)，其中含有0.25％的非離子型表面活性劑。對照田里的所有植株都顯示出由于除草劑處理而致的嚴(yán)重傷害或徹底死亡。而除草劑抗性品系對Accent表現(xiàn)出極好的抗性，對Scepter和Pursuit表現(xiàn)出良好的抗性。對Beacon的抗性差一些，但還是大于對照水稻品種的抗性。利用與上述同樣施用量的Accent、Scepter和Pursuit，在發(fā)育的5葉期(即比上述試驗多生長15天的植株)用同樣的水稻品種和ATCC75295品系進(jìn)行同樣的試驗。對照田里的植株還是由于除草劑處理而嚴(yán)重受傷或徹底死亡。ATCC75295品系仍對Accent表現(xiàn)出極好的抗性，對Scepter和Pursuit表現(xiàn)出良好的抗性。在以后的試驗中，該品系還對Arsenal(滅草煙)和Cadre(imazameth)表現(xiàn)出抗性。只有出苗后施用除草劑，ATCC75295品系才會有抗性。
ATCC75295水稻品系所表達(dá)的AHAS酶的分析表明，第一種抗性機制不依賴于AHAS酶起作用；并且表明，即使在AHAS酶本身對除草劑敏感并不被超表達(dá)的情況下，該機制也有保護作用。
ATCC75295水稻品系的AHAS酶的除草劑抗性和“Lemont”和“Mercury”(該水稻品系的兩個祖代的品種)的AHAS酶抗性作了比較。用于檢測乙酰羥酸合成酶活性的方法基本上如B.K.Singh等(“乙酰羥酸合成酶分析”，分析生物化學(xué)，171卷，173-179頁(1988))所描述的一樣，不同之處如下在Singh的“材料和方法”第一段中，所用的不是玉米的懸浮培養(yǎng)細(xì)胞，而是在溫室中生長的處于發(fā)育的4葉期的水稻幼苗的莖組織。對于三個栽培品種，去除葉片后，按同樣的方法提取40.0克(鮮重)組織。按照第一作者B.K.Singh的建議(私人通信)，刪除“材料和方法”下的Singh第一欄底部所提到的脫鹽步驟。用于AHAS分析的“標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)混合物”中含有如下表1所示濃度的除草劑Pursuit(普殺特)。在酶分析過程中，以直接的3-羥基-2-丁酮形式作為對照。每次處理重復(fù)兩次。
如表1(酶活性以占對照的百分?jǐn)?shù)表示)所示，Lemont的AHAS酶對普殺特顯示出最強的抗性，Mercury次之，ATCC75295水稻品系的AHAS對普殺特處理最敏感，至少在施以最高濃度的所測除草劑時是這樣的。無除草劑時，520nm處的比色法吸光度表明Lemont和保藏的水稻品系有大致相同的未受抑制的AHAS活性，而Mercury有稍小的活性(該數(shù)據(jù)沒有列出)。該發(fā)現(xiàn)表明ATCC75295品系的抗性不是由于AHAS酶的表達(dá)的高水平所致，而是由于一些其它因素所致。這種其它因素目前還不清楚，人們認(rèn)為它可能涉及一個不依賴于AHAS的除草劑代謝途徑。
表1咪草煙對正常水稻(品種Lemont和Mercury)和ATCC 75295水稻品系的酶提取物中的AHAS活性的影響。酶活性用占對照的百分比表示。
表1中帶有同一個字母的值之間沒有明顯差異(P＜0.05)(DMRT)具有第一種抗性機制的水稻種子樣品于1992年8月20日保藏于美國典型培養(yǎng)物保藏中心(ATCC)(12301 Parklawn Drive,Rockville,MD20852)，并指定ATCC登記號為75295。這次保藏是按照ATCC和本專利申請的受讓人(路易斯安那州大學(xué)和農(nóng)業(yè)機械學(xué)院的管理部門)之間的合同進(jìn)行的。該合同要求ATCC在描述和鑒定保藏物的美國專利頒布后或者在任何美國或外國專利申請公布或向公眾公開后，向公眾提供這些種子及其子代的永遠(yuǎn)的、無限制的使用權(quán)，以及向由在適當(dāng)法令和法規(guī)準(zhǔn)許下授權(quán)的美國專利與商標(biāo)委員會決定的個人提供這些種子的使用權(quán)。本申請的受讓人已經(jīng)同意如果保藏的種子死亡或丟失，或者在合適條件下栽培時損壞，那么在接到通知后，會立即換以同樣種子的活樣本。
抗性機制2第二種抗性機制是由于有除草劑抗性的AHAS酶引起的。優(yōu)選的有抗性的AHAS酶是由ATCC登記號97523的水稻株表達(dá)的AHAS酶。表達(dá)這種突變酶的水稻株在溫室和大田試驗中都顯示出具有所需的除草劑抗性特征。
第二種抗性機制通過在10個水稻品種之每一個的種子中誘發(fā)突變而獲得。通過暴露于γ-射線或化學(xué)誘變劑甲磺酸乙酯(EMS)中來誘導(dǎo)突變。每個品種的10磅種子在播種前接受鈷-60源(在路易斯安那，BatonRouge，路易斯安那州大學(xué)的核科學(xué)中心)的25,000拉德的γ照射。每個品種的另外10磅種子分成三等分，每一份在播種前在0.1％、0.5％或1％的EMS中浸泡16小時。從接受這些誘變處理的種子長出的植株上收獲幾百磅種子。
第二年春天將收獲的種子條播在總種植面積為大約三英畝的大田中。在幼苗發(fā)育階段的3-4葉期，噴灑除草劑以篩選具有除草劑抗性的突變株。每個品種的半數(shù)幼苗噴灑2X煙嘧黃隆，半數(shù)幼苗噴灑2X普殺特，在這兩種情況下都利用牽引式噴霧器。煙嘧黃隆以每英畝0.063 lb活性成分(a.i.)的比例施用，普殺特以每英畝0.125lb活性成分的比例施用。在每種噴灑溶液中加入非離子型表面活性劑(0.25％)。以這種方式噴灑大約三千五百萬株幼苗。大約四星期后，鑒定存活的單株。存活的植株位于已噴灑普殺特的條帶中，并且來源于“親本”水稻品種“AS3510”(通過暴露于0.5％EMS而處理過的)。在除草劑處理的傷害癥狀已出現(xiàn)時，在該植株上沒有發(fā)現(xiàn)有傷害癥狀，而其它植株受到了嚴(yán)重傷害或死亡。將該植株轉(zhuǎn)移至溫室中以便種子增加和作進(jìn)一步檢驗。
而后在溫室和大田中進(jìn)行的檢驗表明，該水稻植株的子代具有抗幾種抑制AHAS的除草劑的抗性，這些除草劑至少包括普殺特、煙嘧黃隆、滅草喹、imazameth、滅草煙以及imazamox。(imazamox由美國Cyanamid以Captor商品名出售，并且有作為活性成分的(+)-5-甲氧基甲基-2-(4-異丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)煙酸。imazameth由美國Cyanamid以Cadre商品名出售，并且有作為活性成分的(±)-2-[4,5-二氫-4-甲基-4-(1-甲基-乙基)-5-氧代-1H-咪唑-2-基]-5-甲基-3-吡啶羧酸；或者化學(xué)名(±)-2-(4-異丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)-5-甲基煙酸)。滅草煙由美國Cyanamid以Arsenal商品名出售，并且有作為活性成分的2-[4,5-二氫-4-甲基-4-(1-甲基乙基)-5-氧代-1H-咪唑-2-基]-3-吡啶羧酸)。該品系有抗除草劑(在出苗之前或之后施用)的抗性。AHAS酶分析表明，與第一種除草劑的抗性機制的情況不一樣，該水稻品系具有決定著抑制AHAS的除草劑抗性的突變AHAS酶。
具有優(yōu)選的第二種抗性機制的水稻種子的樣品于1996年4月25日保藏于美國典型培養(yǎng)物保藏中心(ATCC)(12301 Parklawn Drive,Rockville,MD 20852)，并指定ATCC登記號為97523。這次保藏是按照ATCC和本專利申請的受讓人(路易斯安那州大學(xué)和農(nóng)業(yè)機械學(xué)院的管理部門)之間的合同進(jìn)行的。該合同要求ATCC在描述和鑒定保藏物的美國專利頒布后或者在任何美國或外國專利申請公布或向公眾公開后，向公眾提供這些種子及其子代的永遠(yuǎn)的、無限制的使用權(quán)，以及向由在適當(dāng)法令和法規(guī)準(zhǔn)許下授權(quán)的美國專利與商標(biāo)委員會決定的個人提供這些種子的使用權(quán)。本申請的受讓人已經(jīng)同意如果保存的種子死亡或丟失，或者在合適條件下栽培時損壞，那么在接到通知后，會立即換以同樣種子的活樣本。
雖然如以下部分所討論的兩種抗性機制的協(xié)同作用是優(yōu)選的，但是即使單獨作用，這第二種抗性機制也優(yōu)越于以前所了解的在水稻中的除草劑抗性機制，因此它可在商品稻種中用作為除草劑抗性的唯一機制。
協(xié)同作用的組合通過交叉授粉產(chǎn)生水稻品系A(chǔ)TCC 97523和ATCC 75295的雜交種。溫室試驗顯示出對除草劑抗性的協(xié)同效應(yīng)。雜交種的抗性本質(zhì)上高于單個抗性水平的簡單組合所希望獲得的抗性。
在溫室試驗中，在盆中播種在兩種品系之間雜交得到的F3代種子。每個盆中都播以來自同一植株的同一圓錐花序的種子，因此每盆的完整行是等同的。以這種方法共播了140盆，同時還有40盆不同的無抗性基因型作為對照。播種后2周，2葉期時施以咪草煙，用量為0.063磅活性成分(a.i.)/英畝、0.125磅a.i./英畝、0.313磅a.i./英畝。
由于供試材料為基因仍在分離的F3群體，因此不同的植株具有不同程度的抗性。在本專利申請?zhí)峤粫r，沒有足夠的時間培育在兩種抗性機制上表現(xiàn)純合的水稻品系。培育這種表現(xiàn)純合的品系對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是常規(guī)的，但需要額外的時間。
有些F3株沒有獲得抗性基因，并且如對照品種一樣敏感，在所有的處理中都100％死亡。譜系的另一個極端是獲得兩種抗性機制并對所有測試水平的除草劑(包括0.313 lb.a.i./英畝的最高濃度處理)都顯示出耐受力的植株。這些植株的抗性本質(zhì)上大于任一親本植株的抗性，也本質(zhì)上大于兩種抗性水平的簡單組合所希望形成的抗性。
結(jié)合兩種抗性機制的協(xié)同作用是很顯著的。噴灑相當(dāng)于每英畝0.063磅活性成分普殺特的除草劑時，將徹底殺死陽性對照(無抗性的水稻植株)。相反，處理后36天，甚至施以最高水平的普殺特(每英畝0.313 lb活性成分)時，具有兩種抗性機制的植株都無可見的受害癥狀。處理后36天，這些雜交種在0-10的標(biāo)尺上的等級為10，其中“0”表示死亡植株，“10”表示無可見受害癥狀(等同于不施除草劑的陰性對照植株)。相比之下，在同樣的處理水平(0.313 lb a.i./英畝)下，只具有兩種抗性機制之一的植株在處理后第36天表現(xiàn)出嚴(yán)重受害癥狀。只有第一種抗性機制的植株在同樣的10點標(biāo)尺上，有約0.6的等級。只有第二種抗性機制的植株有約4.0的等級(參見下表2的最右列)。完全出人意外的是在只有一種抗性機制的植株受到嚴(yán)重傷害的條件下，具有兩種抗性機制的植株根本不表現(xiàn)出受除草劑傷害癥狀。
表2總結(jié)了處于發(fā)育的2-3葉期的水稻在噴灑除草劑后第36天的等級測定結(jié)果。
表2在10等級標(biāo)尺上，在用不同水平的普殺特處理之后第36天的水稻植株的活力等級
注列在表1中任一非零水平的普殺特處理都使所有無抗性對照致死。普殺特是一種慢性除草劑，當(dāng)處理后第36天確定上述等級時，還會有少量無抗性對照植株處于垂死狀態(tài)，隨后死亡。
還發(fā)現(xiàn)抗性F3株能更快地從除草劑施用中恢復(fù)過來，并更快地繼續(xù)生長?？剐訤3株大約在施用除草劑1周內(nèi)就開始恢復(fù)可見的生長，而ATCC 97523株大約需要2周，ATCC 75295株要恢復(fù)可見的生長大約需要3周。
兩個親本品系及F3雜交種的大田試驗證實了溫室里的研究結(jié)果。每塊含1000行的田中播以數(shù)千完整行。點播對照品種，包括兩個親本品種ATCC 97523和TACC 75295以及幾個無抗性栽培品種。在不同發(fā)育階段以不同強度噴灑不同的抑制AHAS的除草劑于田塊中。
一旦鑒定出對兩種抗性機制都表現(xiàn)純合的子代，那么就用這些子代來培育商品稻種。使純合抗性水稻與用常規(guī)方法培育的栽培品種雜交，這將產(chǎn)生具有高產(chǎn)和其它所需商業(yè)特性的除草劑抗性水稻品種和雜交種。
在協(xié)同作用的組合中，編碼除草劑抗性AHAS酶的其它基因也可用于代替水稻品系A(chǔ)TCC 97523的優(yōu)選的具抗性的AHAS酶。這些基因之任一都可通過本領(lǐng)域所熟知的植株基因轉(zhuǎn)化方法轉(zhuǎn)化到水稻株中。本領(lǐng)域已知數(shù)個這樣的基因，包括那些例如在以下文獻(xiàn)中公開的基因美國專利4,761,373；Lee等，“番茄中的磺酰脲類除草劑抗性的分子基礎(chǔ)”，TheEMBO J.,7卷，5期，1241-1248頁(1988)；Saxena等，“曼陀羅(Datura innoxia)的除草劑抗性”，植物生理，86卷，863-867頁(1988)；美國專利申請系列號07/657,429；Sathasivan等“抗咪唑啉酮的擬南芥哥倫比亞變種中的突變乙酰乳酸合成酶基因的核酸序列”，核酸研究，18卷，8期，2188頁(1990)；美國專利5,013,659；K.Newhouse等“玉米(Zea mgys L.)中的突變產(chǎn)生對咪唑啉酮類除草劑的抗性”，應(yīng)用遺傳學(xué)理論，83卷，65-70頁(1991)；K.Sathasivan等，“擬南芥哥倫比亞變種中的咪唑啉酮類除草劑抗性的分子基礎(chǔ)”，植物生理，97卷，1044-1050頁(199l)；B.Miki等，“利用擬南芥乙酰羥酸合成酶基因的Brassicanapus canola栽培品種的轉(zhuǎn)化以及除草劑抗性分析”，應(yīng)用遺傳學(xué)理論，80卷，449-458頁(1990)；P.Wiersma等，“Brassica napus的乙酰乳酸合成酶的分離、表達(dá)和系統(tǒng)發(fā)育的遺傳特征”，分子基因遺傳學(xué)，219卷，413-420頁(1989)；J.Odell等，“轉(zhuǎn)基因植物中的野生型和除草劑抗性乙酰乳酸合成酶基因的增強表達(dá)的比較，以及對該酶活性的轉(zhuǎn)錄后限制的表示”，植物生理，94卷，1647-1654頁(1990)；T.Terakawa等，“通過體外篩選獲得的抗除草劑Bensulfuron Methyl(BSM)的水稻突變株”，日本育種雜志，42卷，267-275頁(1992)。
混雜的由于紅稻和商品稻屬于同一個種，因此除草劑抗性商品稻作物的種植有將除草劑抗性傳遞給紅稻的一定危險性。然而，稻是自花傳粉的，異型雜交的頻度很低，即使在兩個同時開花的直接相鄰的植株間也是如此。通過培育開花遠(yuǎn)早于紅稻的抗性品種可大大降低向紅稻傳遞抗性的可能性(如用傳統(tǒng)育種的方法或進(jìn)一步的花藥培養(yǎng)方法)。幸運的是，親本品系A(chǔ)TCC 97523成熟非常早；事實上，在紅稻開花之前就可收獲它的種子。保持來自雜交水稻品系的這種早熟表型，可降低與紅稻異型雜交的可能性至所需程度。
如果紅稻植株沒有形成與抗性商品稻一樣的除草劑抗性，那么該植株就總能用廣譜的其它有用除草劑處理，尤其是如果抗性紅稻在有機會繁殖之前就被提早發(fā)現(xiàn)。
因為普殺特、imazquin、煙嘧黃隆、氟嘧黃隆、imazameth、imazamox和滅草煙等都抑制乙酰羥酸合成酶的活性，并且ATCC75295、ATCC 97523或它們新的除草劑抗性雜交種都顯示出抗這些除草劑的抗性，因此希望上述新的除草劑抗性水稻顯示抗正常抑制該酶的其它除草劑的抗性。除以上所討論的除草劑外，這樣的除草劑至少還包括以下除草劑嘧黃隆(商品名Oust，化學(xué)名2-[[[[(4,6-二甲基-2-嘧啶基)氨基]碳酰]氨基]磺酰]苯甲酸甲酯)；甲黃隆(商品名Ally，化學(xué)名2-[[[[(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]碳酰]氨基]磺酰]苯甲酸甲酯)；thifensulfuron methyl和闊葉凈的混合物(商品名Harmony Extra，甲基-3-[[[[(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]碳酰]氨基]磺酰]-2-噻吩羧酸酯和甲基-2[[[[(N-4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)甲氨基]碳酰]氨基]磺酰]苯甲酸酯的混合物)；thifensulfuron methyl(商品名Pinnacle，化學(xué)名甲基-3-[[[[(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]碳酰]氨基]磺酰]-2-噻吩羧酸酯)；氯黃隆(商品名Glean或Telar，化學(xué)名2-氯-N-[(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基碳酰]苯磺酰胺)；氯嘧黃隆(商品名Classic，化學(xué)名2-[[[[(4-氯-6-甲氧嘧啶-2yl)氨基]碳酰]氨基]磺酰苯甲酸乙酯]；闊葉凈(商品名Express，化學(xué)名2-[[[[N-(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)甲氨基]碳酰]氨基]磺酰苯甲酸甲酯]；咪草酯(商品名Assert，化學(xué)名間甲苯甲酸，6-(4-異丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)-，甲酯；以及對甲苯甲酸，2-(4-異丙基-4-甲基-5-氧代-2-咪唑啉-2-基)-，甲酯)；和醚苯黃隆(商品名Amber，化學(xué)名3-(6-甲氧基-4-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)-1-[2-(2-氯乙氧基)-苯基磺酰]-脲。
從在提交本申請前所進(jìn)行的試驗中得到的初試結(jié)果表明新的水稻株顯示出抗下列除草劑的至少部分抗性O(shè)ust、Ally、Pinnacle、Glean、Express和Amber。
除非文中明確指出，正如在下面權(quán)利說明書中使用的一樣，術(shù)語“水稻株”旨在包括發(fā)育期任何生長階段的水稻株，以及包括取自或得自任一這樣植株的任何細(xì)胞、組織或器官(包括但不限于任何種子、葉、莖、花、根、單個細(xì)胞、配子、花藥培養(yǎng)物、組織培養(yǎng)物或原生質(zhì)體)。
本說明書中所引用的所有文獻(xiàn)的全部公開內(nèi)容與本文一并參考。然而，如有它不可協(xié)調(diào)的矛盾發(fā)生，那么以本說明書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1．一種水稻株，其中(a)所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、煙嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物；和(b)所述植株是ATCC登記號75295和97523的植株的衍生物；以及(c)所述植株具有ATCC登記號為75295和97523的植株的除草劑抗性特征。
2．如權(quán)利要求1中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的普殺特水平下具有抗普殺特的抑制作用的抗性。
3．如權(quán)利要求1中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草喹水平下具有抗滅草喹的抑制作用的抗性。
4．如權(quán)利要求1中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的氟嘧黃隆水平下具有抗氟嘧黃隆的抑制作用的抗性。
5．如權(quán)利要求1中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的煙嘧黃隆水平下具有抗煙嘧黃隆的抑制作用的抗性。
6．如權(quán)利要求1中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的嘧黃隆水平下具有抗嘧黃隆的抑制作用的抗性。
7．如權(quán)利要求1中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草煙水平下具有抗滅草煙的抑制作用的抗性。
8．如權(quán)利要求1中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的imazameth水平下具有抗imazameth的抑制作用的抗性。
9．如權(quán)利要求1中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的imazamox水平下具有抗imazamox的抑制作用的抗性。
10．一種用于控制水稻株周圍雜草生長的方法，所說的方法包括施用除草劑于雜草和水稻株，其中(a)上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、煙嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物；和(b)上述水稻株是ATCC登記號75295和97523的植株的衍生物；(c)上述水稻株具有ATCC登記號為75295和97523的植株的除草劑抗性特征；以及(d)上述除草劑包括普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、煙嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的普殺特水平下具有抗普殺特的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含普殺特。
12．如權(quán)利要求10所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草喹水平下具有抗滅草喹的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含滅草喹。
13．如權(quán)利要求10所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的氟嘧黃隆水平下具有抗氟嘧黃隆的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含氟嘧黃隆。
14．如權(quán)利要求10所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的煙嘧黃隆水平下具有抗煙嘧黃隆的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含煙嘧黃隆。
15．如權(quán)利要求10所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的嘧黃隆水平下具有抗嘧黃隆的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含嘧黃隆。
16．如權(quán)利要求10所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草煙水平下具有抗滅草煙的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含滅草煙。
17．如權(quán)利要求10所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的imazameth水平下具有抗imazameth的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含imazameth。
18．如權(quán)利要求10所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的imazamox水平下具有抗imazamox的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含imazamox。
19．一種水稻株，其中(a)所述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、煙嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物；和(b)所述水稻株是ATCC登記號75295的植株的衍生物；(c)所述水稻株具有ATCC登記號為75295的植株的除草劑抗性特征；以及(d)所述水稻株表達(dá)一種突變型乙酰羥酸合成酶，該酶在正常抑制野生型乙酰羥酸合成酶的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、煙嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物。
20．如權(quán)利要求19中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的普殺特水平下具有抗普殺特的抑制作用的抗性。
21．如權(quán)利要求19中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草喹水平下具有抗滅草喹的抑制作用的抗性。
22．如權(quán)利要求19中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的氟嘧黃隆水平下具有抗氟嘧黃隆的抑制作用的抗性。
23．如權(quán)利要求19中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的煙嘧黃隆水平下具有抗煙嘧黃隆的抑制作用的抗性。
24．如權(quán)利要求19中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的嘧黃隆水平下具有抗嘧黃隆的抑制作用的抗性。
25．如權(quán)利要求19中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草煙水平下具有抗滅草煙的抑制作用的抗性。
26．如權(quán)利要求19中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的imazameth水平下具有抗imazameth的抑制作用的抗性。
27．如權(quán)利要求19中所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的imazamox水平下具有抗imazamox的抑制作用的抗性。
28．一種用于控制水稻株周圍雜草的方法，所說的方法包括施用除草劑于雜草和水稻株，其中(a)上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、煙嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物；和(b)上述水稻株是ATCC登記號75295的植株的衍生物；(c)上述水稻株具有ATCC登記號為75295的植株的除草劑抗性特征；(d)上述水稻株表達(dá)一種突變型乙酰羥酸合成酶，該酶在正常抑制野生型乙酰羥酸合成酶的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、煙嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物；以及(e)上述除草劑包括普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、煙嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物。
29．如權(quán)利要求28所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的普殺特水平下具有抗普殺特的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含普殺特。
30．如權(quán)利要求28所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草喹水平下具有抗滅草喹的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含滅草喹。
31．如權(quán)利要求28所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的氟嘧黃隆水平下具有抗氟嘧黃隆的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含氟嘧黃隆。
32．如權(quán)利要求28所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的煙嘧黃隆水平下具有抗煙嘧黃隆的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含煙嘧黃隆。
33．如權(quán)利要求28所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的嘧黃隆水平下具有抗嘧黃隆的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含嘧黃隆。
34．如權(quán)利要求28所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草煙水平下具有抗滅草煙的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含滅草煙。
35．如權(quán)利要求28所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的imazameth水平下具有抗imazameth的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含imazameth。
36．如權(quán)利要求28所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的imazamox水平下具有抗imazamox的抑制作用的抗性；并且其中的除草劑包含imazamox。
37．一種水稻株，其中(a)所述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性甲黃隆、闊葉凈、醚苯黃隆、trifensulfuron methyl、氯黃隆、氯嘧黃隆、咪草酯或這些除草劑之任一的衍生物；和(b)所述水稻株是ATCC登記號75295的植株的衍生物；(c)所述水稻株具有ATCC登記號為75295的植株的除草劑抗性特征；以及(d)所述水稻株表達(dá)一種突變型乙酰羥酸合成酶，該酶在正常抑制野生型乙酰羥酸合成酶的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性甲黃隆、闊葉凈、醚苯黃隆、trifensulfuron methyl、氯黃隆、氯嘧黃隆、咪草酯或這些除草劑之任一的衍生物。
38．一種用于控制水稻株周圍雜草的方法，所說的方法包括施用除草劑于雜草和水稻株，其中(a)上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性甲黃隆、闊葉凈、醚苯黃隆、trifensulfuron methyl、氯黃隆、氯嘧黃隆、咪草酯或這些除草劑之任一的衍生物；和(b)上述水稻株是ATCC登記號75295的植株的衍生物；(c)上述水稻株具有ATCC登記號為75295的植株的除草劑抗性特征；(d)上述水稻株表達(dá)一種突變型乙酰羥酸合成酶，該酶在正常抑制野生型乙酰羥酸合成酶的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性甲黃隆、闊葉凈、醚苯黃隆、trifensulfuron methyl、氯黃隆、氯嘧黃隆、咪草酯或這些除草劑之任一的衍生物；以及(e)上述除草劑包括甲黃隆、闊葉凈、醚苯黃隆、trifensulfuronmethyl、氯黃隆、氯嘧黃隆、咪草酯或這些除草劑之任一的衍生物。
39．一種水稻株，其中(a)所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的除草劑水平下具有抗下列一種或多種除草劑的抑制作用的抗性普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、煙嘧黃隆、嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物；和(b)所說的水稻株是ATCC登記號為97523的植株；或者是ATCC登記號為97523的植株或其任一子代的突變體、重組體或者基因工程衍生物；或者是這些植株之任一子代的植株；以及(c)所述水稻株具有ATCC登記號為97523的植株的除草劑抗性特征。
40．如權(quán)利要求39所述的水稻株，其中所說的植株是ATCC登記號為97523的植株，或是ATCC登記號為97523的植株的任一子代；其中所說的植株具有ATCC登記號為97523的植株的除草劑抗性特征。
41．如權(quán)利要求39所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的普殺特水平下具有抗普殺特的抑制作用的抗性。
42．如權(quán)利要求39所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草喹水平下具有抗滅草喹的抑制作用的抗性。
43．如權(quán)利要求39所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的氟嘧黃隆水平下具有抗氟嘧黃隆的抑制作用的抗性。
44．如權(quán)利要求39所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的煙嘧黃隆水平下具有抗煙嘧黃隆的抑制作用的抗性。
45．如權(quán)利要求39所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的嘧黃隆水平下具有抗嘧黃隆的抑制作用的抗性。
46．如權(quán)利要求39所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草煙水平下具有抗滅草煙的抑制作用的抗性。
47．如權(quán)利要求39所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的imazameth水平下具有抗imazameth的抑制作用的抗性。
48．如權(quán)利要求39所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的imazamox水平下具有抗imazamox的抑制作用的抗性。
49．一種用于控制水稻株周圍雜草的方法，所說的方法包括施用除草劑于雜草和水稻株，其中(a)上述水稻株的生長在正常抑制水稻生長的除草劑水平下具有抗下面一列或多種除草劑的抑制作用的抗性普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物；和(b)上述植株是ATCC登記號為97523的植株；或者是ATCC登記號為97523的植株或其子代的突變體、重組體或者基因工程衍生物；或者是這些植株之任一的子代的植株；(c)上述水稻株具有ATCC登記號為97523的植株的除草劑抗性特征；以及(d)上述除草劑包括普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物。
50．如權(quán)利要求49所述的方法，其中上述水稻株是ATCC登記號為97523的植株；或者是ATCC登記號為97523的植株的任一子代；其中所說的植株具有ATCC登記號為97523的植株的除草劑抗性特征。
51．如權(quán)利要求49所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的普殺特水平下具有抗普殺特的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含普殺特。
52．如權(quán)利要求49所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草喹水平下具有抗滅草喹的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含滅草喹。
53．如權(quán)利要求49所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的氟嘧黃隆水平下具有抗氟嘧黃隆的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含氟嘧黃隆。
54．如權(quán)利要求49所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的煙嘧黃隆水平下具有抗煙嘧黃隆的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含煙嘧黃隆。
55．如權(quán)利要求49所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的嘧黃隆水平下具有抗嘧黃隆的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含嘧黃隆。
56．如權(quán)利要求49所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草煙水平下具有抗滅草煙的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含滅草煙。
57．如權(quán)利要求49所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的imazameth水平下具有抗imazameth的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含imazameth。
58．如權(quán)利要求49所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的imazamox水平下具有抗imazamox的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含imazamox。
59．一種水稻株，其中(a)所說的植株的生長在正常抑制水稻生長的除草劑水平下具有抗下面一列或多種除草劑的抑制作用的抗性普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物；和(b)所說的植株是ATCC登記號為97523的植株；或者是ATCC登記號為75295的植株或其子代的突變體、重組體或者基因工程衍生物；或者是這些植株之任一的子代的植株；以及(c)所說的植株具有ATCC登記號為75295的植株的除草劑抗性特征。
60．如權(quán)利要求59所述的水稻株，其中所說的植株是ATCC登記號為75295的植株；或者是ATCC登記號為75295的植株的任一子代；其中所說的植株具有ATCC登記號為75295的植株的除草劑抗性特征。
61．如權(quán)利要求59所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的普殺特水平下具有抗普殺特的抑制作用的抗性。
62．如權(quán)利要求59所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草喹水平下具有抗滅草喹的抑制作用的抗性。
63．如權(quán)利要求59所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的氟嘧黃隆水平下具有抗氟嘧黃隆的抑制作用的抗性。
64．如權(quán)利要求59所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的煙嘧黃隆水平下具有抗煙嘧黃隆的抑制作用的抗性。
65．如權(quán)利要求59所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的嘧黃隆水平下具有抗嘧黃隆的抑制作用的抗性。
66．如權(quán)利要求59所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草煙水平下具有抗滅草煙的抑制作用的抗性。
67．如權(quán)利要求59所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的imazameth水平下具有抗imazameth的抑制作用的抗性。
68．如權(quán)利要求59所述的水稻株，其中所說的植株的生長在正常抑制水稻株生長的imazamox水平下具有抗imazamox的抑制作用的抗性。
69．一種用于控制水稻株周圍雜草的方法，所說的方法包括施用除草劑于雜草和水稻株，其中(a)上述水稻株的生長在正常抑制水稻生長的除草劑水平下具有抗下面一列或多種除草劑的抑制作用的抗性普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物；(b)上述水稻株是ATCC登記號為75295植株；或者是ATCC登記號為75295的植株或其子代的突變體、重組體或者基因工程衍生物；或者是這些植株之任一的子代的植株；(c)上述水稻株具有ATCC登記號為75295的植株的除草劑抗性特征；以及(d)上述除草劑包括普殺特、滅草喹、氟嘧黃隆、滅草煙、imazameth、imazamox或這些除草劑之任一的衍生物。
70．如權(quán)利要求69所述的方法，其中上述水稻株是ATCC登記號為75295的植株；或者是ATCC登記號為75295的植株的任一子代；其中所說的植株具有ATCC登記號為75295的植株的除草劑抗性特征。
71．如權(quán)利要求69所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的普殺特水平下具有抗普殺特的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含普殺特。
72．如權(quán)利要求69所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草喹水平下具有抗滅草喹的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含滅草喹。
73．如權(quán)利要求69所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的氟嘧黃隆水平下具有抗氟嘧黃隆的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含氟嘧黃隆。
74．如權(quán)利要求69所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的煙嘧黃隆水平下具有抗煙嘧黃隆的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含煙嘧黃隆。
75．如權(quán)利要求69所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的嘧黃隆水平下具有抗嘧黃隆的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含嘧黃隆。
76．如權(quán)利要求69所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的滅草煙水平下具有抗滅草煙的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含滅草煙。
77．如權(quán)利要求69所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的imazameth水平下具有抗imazameth的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含imazameth。
78．如權(quán)利要求69所述的方法，其中上述水稻株的生長在正常抑制水稻株生長的imazamox水平下具有抗imazamox的抑制作用的抗性；其中的除草劑包含imazamox。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有兩種獨立的但相互協(xié)同的除草劑抗性機制的水稻株,該除草劑正常抑制植物的乙酰羥酸合成酶(AHAS)。具有兩種抗性機制的植株的除草劑抗性遠(yuǎn)大于兩種類型抗性的簡單組合所形成的抗性。兩種抗性機制之第一種是代謝性途徑,該途徑還不十分清楚,但它本身并不涉及突變的AHAS酶。第二種抗性機制是一種突變的AHAS酶,體內(nèi)和體外分析表明:該酶對正常抑制該酶的除草劑水平表現(xiàn)出直接抗性。除了控制紅稻外,許多抑制AHAS的除草劑還有效地控制稻田里普遍存在的其它雜草。一些這樣的除草劑有殘余活性,因此一次施用既可控制現(xiàn)有雜草,又可控制后來長出的雜草。目前用于水稻的除草劑都沒有抗包括紅稻在內(nèi)的廣譜雜草的殘余活性。一旦具有抗紅稻和其它雜草的有效殘余活性,水稻種植者現(xiàn)在就有一個比目前所用的更優(yōu)越的雜草控制系統(tǒng)。
文檔編號A01H5/00GK1230221SQ97195168
公開日1999年9月29日 申請日期1997年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月29日
發(fā)明者T·P·克羅格漢 申請人:路易斯安那州州立大學(xué)及農(nóng)業(yè)機械學(xué)院管理委員會