[发明专利]水稻稻瘟病菌无毒基因AvrPi39及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体涉及一种水稻稻瘟病菌无毒基因AvrPi39的分离、克隆与应用。

背景技术

由稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)引起的稻瘟病是世界水稻生产上最具毁灭性的病害之一，而且该菌还能够侵染麦类、谷类等50多种禾本科植物。稻瘟病菌菌株能否在特定品种上生长是由该病原菌菌株的无毒基因的产物和寄主抗病基因产物之间的互作决定的。因此，无毒基因产物结构的分析与研究，是了解病原菌小种和寄主品种专化性互作的生化基础，对于植物病害的预防和控制也具有重要的指导意义。

稻瘟病菌与水稻的相互关系是符合“基因对基因”假说的(Flor，1947；Silue et al.，2000；Bryan et al.，2000；Orbach et al.2000)，也就是说，抗病品种的感病化是由于原来与抗病品种所持的抗病基因对应的、稻瘟病菌所具有的无毒基因向致病性方向发生了突变而导致的(Kiyosawa 1966；Joosten et al.，1994；Zeigler et al.，1994；Bryan et al.，2000；Orbach et al.2000)。因此，要想从根本上解决抗病品种的感病化问题，就必须把焦点集中在抗病基因和无毒基因上，以分子生物学手段为先导，结合植物遗传育种学、植物病理学、以及微生物学的基础理论与技术来深入研究它们各自的作用机制，以及两者之间的相互作用。毋庸置疑，这些研究一旦获得突破，将使人们深刻地了解植物与病原菌之间存在的基因对基因关系的实质，继而为稻瘟病的防治提供全新的理论与途径(de Wit，1992；Bryan et al.，2000；Orbach et al.2000)。

迄今，已克隆的5个稻瘟病菌无毒基因根据其功能可以分为两类。

第一类无毒基因编码种间特异性的激发子。这一类包括了对弯叶画眉草表现非致病特异性的PWL(pathogenicity on weeping lovegrass)基因家族。在这个基因家族中，PWL2首先通过染色体步移的方法被克隆到，该基因起着阻止稻瘟病菌株侵染弯叶画眉草(Eragrostiscurvula)的作用(Sweigard et al.，1995)。用PWL2转化对弯叶画眉草有致病性的野生型菌株，转化子失去对弯叶画眉草的致病性，却完全保留了对其它寄主的致病性。这说明PWL2尽管是一个决定寄主范围的基因，但其功能与经典定义的无毒基因是一样的。PWL2编码富含甘氨酸的亲水性蛋白，内含一个信号肽。研究还发现PWL2等位基因在遗传上不稳定，经常会产生对弯叶画眉草有致病性的自发突变体，而且PWL2位点在不同地理来源的水稻菌株中有高度的多态性，这也从基因水平上证明了稻瘟菌无毒基因的变异性。Kang等(1995)进一步研究了PWL基因家族PWL1、PWL3和PWL4的结构和功能。它们与PWL2在氨基酸水平上分别有75％、51％和57％的同源性，但是不在同一位点上。PWL1是从龙爪稷菌株上分离的，与PWL2功能同源，阻止病菌对弯叶画眉草的致病性；PWL3和PWL4在自然情况下是无功能的，但将PWL4置于PWL1或PWL2的启动子之后，就成为有功能的基因，这些结果表明了PWL是一个快速进化的基因家族。