[发明专利]药用野生稻抗白叶枯病主效基因Xa3/Xa26-2和它在改良水稻抗病性中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域。具体涉及一个水稻抗白叶枯病主效基因Xa3/Xa26-2的分离克隆、功能验证和应用。所述的DNA片段能够赋予水稻抵抗由白叶枯病菌引起的病害。将该片段与其内源调节序列直接转入植物体，转基因水稻可以产生由该基因介导的对白叶枯病菌的防卫反应。

技术背景

植物在生长的过程中，受到多种病原物的侵害。植物病原物的种类繁多，包括病毒、细菌、真菌和线虫等。病原物侵入植物导致两种结果：(1)病原体成功的在寄主植物内繁殖，引起相关的病症；(2)寄主植物产生抗病反应，杀死病原物或阻止其生长。利用抗性基因资源改良植物的抗病性，是预防病害同时又保护环境的根本出路。

植物的抗病反应是多基因参于调控的复杂过程。参于植物抗病反应的基因分为两类：(1)抗病(主效)基因，又称R(resistance)基因和(2)抗病相关基因。

根据目前人们对抗病基因功能的认识，抗病基因的产物主要是作为受体，直接或间接与病原蛋白相互作用，启动植物体内的抗病信号传导路径(Chisholm等，2006)。抗病基因介导的抗病反应抗性强，是很好的基因资源。但是农作物栽培种中抗病基因的资源有限。从近缘物种中发掘新的抗病基因用于农作物遗传改良一直是研究者工作的一个重要目标。

水稻是世界上重要的粮食作物，但病害的影响常常造成其产量和品质的下降。水稻白叶枯病由白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)引起，是世界上对水稻危害最大的细菌性病害之一(过崇俭，1995)。水稻栽培种(Oryza sativa L.)中抗病基因的资源非常有限。如目前知道的抗白叶枯病基因只有大约30个(储昭晖和王石平，2007)。由于野生稻长期处于野生状态，经受了各种不良环境和灾害的自然选择，形成了极其丰富的遗传多样性。野生稻中蕴藏有优良抗病基因资源，是人们发掘新的优良基因的一个重要资源库。已知的大约30个抗白叶枯病基因中就有多个基因是从野生稻中导入进栽培稻中的。如抗白叶枯病显性基因Xa21源自西非长药野生稻(Oryza longistaminata)，对大多数白叶枯病菌株表现高抗；但是该基因是成株期抗性，即只有在水稻成株期才对白叶枯病菌具有完全抗性(Khush等，1990；Wang等，1996)。Xa21基因已经被分离克隆(Song等，1995)。一个尚未被分离克隆的抗白叶枯病显性基因Xa23源自普通野生稻(Oryza rufipogon)，它具有广谱抗性(章琦等，2000)。另一个已经被分离克隆的抗白叶枯病基因Xa27来自于四倍体小粒野生稻(Orzyaminuta)，该基因抗白叶枯病菌菲律宾小种2、3、5和6(Amante-Bordeos等，1992；Gu等，2005)。此外，尚未被分离克隆的抗白叶枯病基因Xa29(t)和Xa30(t)是分别从药用野生稻(Orzya officinalis)和普通野生稻中鉴定出的(谭光轩等，2004；王春连等，2004)。

发明内容

本发明的目的是分离克隆药用野生稻(Oryza officinalis)中携带的抗白叶枯病基因Xa3/Xa26-2和包含调控这个基因的启动子的DNA片段，利用这个基因改良水稻品种或其他植物抵御病害的能力。

本发明涉及分离和应用包含Xa3/Xa26-2基因的DNA片段，它的核苷酸序列如序列表SEQID NO：1所示，它的编码序列如序列表SEQ ID NO：1中第3284-6191和6295-6662位所示。该基因(片段)赋予水稻对由白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)所引起的病害产生特异性的抗病反应。这一发明适用于所有对该病原菌敏感的植物。这些植物包括单子叶植物和双子叶植物。除上述所述的如SEQ ID NO：1所示的DNA片段外，本发明所定义的基因还包括基本上相当于SEQ IDNO：1所示的DNA序列，或者其功能相当于SEQID NO：1所示序列的亚片段。对序列表SEQ ID NO：1所示序列进行生物信息学分析表明，该DNA序列编码一种受体蛋白激酶，它包含细胞外的富亮氨酸重复(leucine-rich repeat，LRR)结构域和细胞内的蛋白质激酶结构域。