[发明专利]棉花新型抗真菌病害相关基因GhMPK7及其应用

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种棉花新型抗真菌病害相关基因GhMPK7的克隆、重组及转基因烟草抗真菌病害能力的分析和应用，属于分子生物学和生物技术领域。 

二、背景技术

真菌病害是限制农作物产量和品质的主要病害，世界各地每年均有不同程度的发生，常导致农作物品质下降，大量减产，甚至绝收，给农业生产带来了重大的经济损失。真菌病害一般具有分布广、危害重、寄主范围宽、传播途径多等特点，防治难度比较大。目前主要采取选育抗病品种和改善栽培管理技术为主的综合治理措施。选育的抗病品种往往因为病原菌的变异使其自身对各种化学药剂产生耐药性或抗药性，从而导致抗病品种抗性降低或丧失，而且化学药剂会引起环境污染。目前关于拮抗菌对农作物的生防作用已有一些研究，但由于高效生防菌株缺乏、生防菌定殖能力和抗药能力差、生防菌制剂存在安全性问题等原因，利用生防菌提高植物抗病性的应用有很大的局限性。防治病害最根本的手段应该是提高植物自身的抗病性。抗病基因工程方法和技术的应用，为提高植物自身的抗病性、培育抗病植物品种开辟了新的途径。Bt抗虫棉是我国首例转基因作物应用于生产的成功范例。植物自身存在大量的抗病或与抗病相关的基因，这些基因是植物应对病原菌入侵的关键因子。随着分子生物学研究的深入及生物技术的发展，越来越多的植物抗病相关基因得到克隆，其中不少基因已被用于植物转基因研究。抗真菌基因，如几丁质酶基因、葡聚糖酶基因、抗真菌蛋白基因等已经应用在植物抵抗真菌病害中。但研究发现，几丁质酶只对一部分真菌具有抑制作用，而 

对另一些真菌则无效。通过转几丁质酶基因提高植物抗真菌病害能力的效果还与几丁质酶类型和真菌病原菌特性有关，即几丁质酶抑菌作用具有选择性，但其选择机制目前还不是很清楚。植物抗病相关基因的克隆将有助于通过抗病基因工程的手段培育转基因抗病植株。抗病基因工程具有快速、高效等优点，一方面可以大大缩短选育新品种的周期，另一方面能使抗病基因在远缘异源植物中发挥其功能。这是常规育种方法难以办到的，同时也避免了因为病原菌和植物发生基因扩散而带来的生物安全问题。 

植物自身通过复杂的级联反应来抵抗病原菌的入侵。不同病原菌的侵染方式和途径不同，侵染后的症状各异，但所引起的病原信号在植物体内的传递途径基本相同。不同植物中应对不同病害的抗病基因之间在结构和功能上存在一定的保守性，这说明植物应对不同病害过程中可能存在共同的信号传递机制(宋从凤，2001)。信号传导过程是一个复杂的网络系统，也是近年来抗病性研究的热点和难点之一。蛋白激酶是植物抗病信号转导途径的重要组分，而促丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联反应处于信号转导途径的中心.位置。有研究表明，MAPK在提高植物抗病性方面有重要作用。 

MAPK可以参与抗病反应和植物的先天性免疫反应(Zhang and Klessig，1998；Ren et al.，2002；Asai et al.，2002)。当植物受到真菌、细菌、病毒等病原物侵染后，被病原侵染的细胞产生化学信号并传递到其它组织或器官，使其对病原感染产生抗性，这种抗性称为系统获得性抗性(systemic acquiredresistance，SAR)(Durrant and Dong，2004)。这种抗性的产生包括一系列信号的传递、蛋白的激活及相关基因的表达，MAPK在此过程中起到非常重要的作用。SIPK(SA-induced protein kinase)能够被水杨酸(SA)迅速诱导， 从而介导抗病反应。Yang等(2001)发现在烟草中SIPK和WIPK(wound-induced protein kinase)受NtMEK2(MAPK的上游激酶)的调节，它能够被多种病原物或病原激发子激活，控制着合成植物抗毒素和水杨酸的2个关键酶(3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶和苯丙氨酸解氨酶)的基因表达。植物受到病原物侵染后会在短时间内产生大量活性氧，形成氧化胁迫，从而激活MAPK级联途径，引起植物的防御反应。目前关于MAPK参与植物抗病的研究主要集中在模式植物拟南芥和烟草上，不同植物中MAPK功能有很大差异，所以从其它植物中分离鉴定MAPK并分析其功能就显得很有必要。