[发明专利]抗病植物

说明书

本发明涉及抗病植物，特别是能够抗卵菌(Oomycota)门生物体— —卵菌的植物。本发明进一步涉及能赋予抗病性的植物基因和获得这 种抗病植物的方法，用于提供针对卵菌病原体的保护。

已广泛地研究过植物对病原体的抗性，包括病原体特异性的和广 谱的抗性两个方面。在很多情况下是通过抗性显性基因表明了抗性。 这些品种-特异性或基因-对-基因的抗性基因已被鉴定了许多，其通过 直接或间接地与无毒性基因产物或来自病原体的其它分子相互作用来 介导病原体识别。这种识别导致许多植物防御反应的活化，这些反应 会阻止病原体生长。

在植物育种中经常想要鉴定主要为单基因显性抗性基因的新来 源。在新引入了单抗性基因的栽培品种中，抗病保护通常会迅速地被 破坏，因为病原体进化和适应的频率极快，能恢复感染寄主植物的能 力。因此，非常需要获得新的抗病性来源。

其它抗性机理例如通过调节植物中的防御反应起作用，如通过隐 性mlo基因在大麦中介导的针对白粉菌病原体禾布氏白粉菌大麦专化 型(Blumeria graminis f.sp.hordei)的抗性。带有野生型MLO基 因突变等位基因的植物显示出几乎完全抗性，与真菌试图穿透单个受 攻击的表皮细胞的细胞壁受挫相符。因此野生型MLO基因作为病原体 反应的一种负向调节物发挥作用。这在WO9804586中有说明。

其它实例是隐性白粉菌抗性基因，是在筛选对二孢白粉菌 (Erysiphe cichoracearum)的敏感性丧失的过程中被发现的。至今已 经克隆了三个基因，称为PMR6，其编码一种果胶酸裂合酶-样蛋白质， PMR4，其编码胼胝质合酶，和PMR5，其编码未知功能的蛋白质。mlo 和pmr这两个基因似乎能够特异性地引发对白粉菌的抗性，而非对卵 菌如霜霉。

已经通过两个主要方式获得广谱的病原体抗性，或系统形式的抗 性如SAR。第一个是通过植物防御和细胞死亡的负调节物的突变，例 如在拟南芥属(Arabidopsis)的cpr，lsd和acd突变体中。第二个 是通过植物防御的诱导物或调节物的转基因过表达，例如在NPR1过表 达植物中。

这些已知的抗性机理的缺点是：除病原体抗性之外，这些植物通 常显示可检测的附加和不良表型，例如生长受碍或自发形成的细胞死 亡。

本发明的一个目的是提供一种广谱的，持久的而且不伴随不良表 型的抗性形式。

在促成本发明的研究中，筛选对霜霉病原体——寄生霜霉 (Hyaloperonospora parasitica)的敏感度降低的拟南芥 (Arabidopsis thaliana)突变体。在高度敏感的拟南芥品系Ler eds1-2中产生了EMS-突变体。详细分析了八个霜霉抗性(dmr)突变 体，相应于6个不同的基因座。显微镜分析显示，在所有的突变体中， 寄生霜霉的生长被严重降低。dmr3，dmr4和dmr5的抗性与植物防御 的组成型活化有关。此外，dmr3和dmr4(但非dmr5)还能够抗丁香 假单胞菌(Pseudomonas syringae)和Golovinomyces orontii。

相比之下，在dmr1，dmr2和dmr6突变体内没有观察到植物防御 的活化增加。该研究结果已经在Van Damme等人(2005)Molecular Plant-Microbe Interactions 18(6)583-592中被描述。但是该文 章没有公开DMR基因的鉴定和表征。

根据本发明，现在发现DMR1是编码高丝氨酸激酶(HSK)的基因。 对于拟南芥属已经测序了五个不同的突变dmr1等位基因，每个在HSK 蛋白质中导致不同的氨基酸改变。HSK是氨基酸甲硫氨酸，苏氨酸和 异亮氨酸生物合成中的关键酶，因此被认为是必要的。各dmr1突变体 显示HSK的缺陷，导致植物积累高丝氨酸。五个不同的等位基因显示 出不同的抗性水平，与突变体中不同的高丝氨酸累积水平相关联。

因此本发明提供一种植物，其能抵抗病毒、细菌、真菌或卵菌来 源的病原体，特征在于：与不能抗所述病原体的植物相比，该植物具 有改变的高丝氨酸水平。