[发明专利]植物抗性相关基因EDOS1的克隆及其在植物抗病中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体涉及到一种拟南芥基因EDOS1的克隆，功能鉴定和应用。包括该基因在调控植物对病原菌的抗性应答和调节乙烯诱导的叶片衰老中的应用，同时涉及该基因在调控mRNA核质运输中的应用，以及该基因在创建抗病转基因作物品种中的应用。

背景技术

在自然界中，植物面对着各种各样的病原菌的侵袭。这些病原菌大致可以分为两类，一类是活体营养型，需要存活的植物细胞来完成生长周期；另一类是死体营养型，需要杀死植物细胞来获取营养，完成生命周期。

在漫长的进化过程中，植物演化出有效的抗病反应。其中植物激素水杨酸和乙烯，茉莉酸发挥着重要的作用，水杨酸主要在对活体营养型病菌的抗性中起着重要作用；乙烯和茉莉酸主要在对死体营养型病菌的抗性中发挥着重要作用。

白粉菌是自然界中广泛存在的一种真菌，可以侵染小麦、大麦、葡萄等重要农作物，在世界范围内造成农业生产的重要损失。

在我们先前的研究中，我们报道了拟南芥edr1突变体的表型和EDR1基因的功能(Frye and Innes，1998；Frye et al.，2001)。EDR1基因编码一个Raf-like蛋白激酶，EDR1蛋白具有激酶活性。edr1突变体表现出白粉菌诱导的细胞死亡表型和对白粉病菌的显著抗性。双突变分析实验显示edr1突变体的表型能够被pad4，sid2，npr1等突变体抑制，表明edr1的表型需要水杨酸信号途径的作用。

同时，与野生型相比，edr1突变体表现出更明显的乙烯诱导的叶片衰老表型。

但是，目前我们对于EDR1介导细胞死亡和植物抗病反应的分子机制依然知之甚少。

可以看出，EDR1是创建抗病性增强的转基因作物和作物分子设计的优秀候选基因。研究EDR1调节植物抗病反应的分子机制，寻找EDR1信号通路的其他组分，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。

发明内容

本发明涉及到拟南芥EDOS1基因的克隆及应用，尤其涉及到EDOS1基因在mRNA核质转运中的作用，同时也涉及到该基因在调控植物对病原菌的抗性和叶片衰老中的功能与应用。

本发明通过突变体筛选和图位克隆的方法，对EDOS1基因进行了分离和功能鉴定，确立了EDOS1基因在植物对白粉病的抗性和病原菌诱导的细胞死亡中的作用，发现了EDOS1基因在乙烯诱导的叶片衰老中的作用及其分子机制，同时，确立了EDOS1基因影响mRNA核质运输的机制。本发明为理解植物mRNA核质运输的分子机制提供了重要依据，为研究mRNA核质运输如何影响植物的抗病反应和激素的信号转导提供了新的线索，为探索植物激素水杨酸和乙烯的交叉网络提供了新的节点。在农业生产上，本发明可以应用于增强植物的抗病反应和调控作物的成熟衰老时期等方面的转基因作物的创制。

为了寻找EDR1信号通路上的其它基因，我们进行了edr1抑制子和增强子突变体的筛选。我们得到了其中一个突变体edos1，通过图位克隆，我们得到了EDOS1基因。通过对EDOS1的功能分析，我们发现EDOS1对植物抗病反应以及植物mRNA的核质运输有着重要的调控作用。

另一方面，作为真核生物，植物的RNA是在核内合成，而RNA翻译成蛋白质是在细胞质中进行，RNA的核质运输对植物的生长发育和逆境反应起着重要的调控作用，少数的几个报道已经说明了影响mRNA核质运输的突变体可以调节植物对病原菌的抗性。当然，目前对植物mRNA运输的分子机制以及mRNA运输调控植物抗病反应的具体机理的研究依然非常有限。

通过对EDOS1的研究，可以帮助我们了解EDR1的信号通路。同时，通过对EDOS1的研究，我们可以深入探索mRNA核质运输对植物抗病反应的影响。更为重要的是，EDOS1本身也是作物转基因改良和作物分子设计的合适靶基因。综上所述，对EDOS1基因的克隆和功能分析有着重要的理论和现实意义，而且EDOS1基因有着广阔的应用前景。

1.一个拟南芥基因EDOS1的基因序列，全长基因组DNA序列4302bp，CDS全长1800bp。其CDS序列见SEQ ID No.1。

2.EDOS1的蛋白序列，编码599个氨基酸，大小68.3kD。其氨基酸序列见SEQ ID No.2。

3.EDOS1突变之后，可以抑制edr1的抗病表型和白粉菌诱导的细胞死亡表型。

4.EDOS1突变之后，可以增强edr1的乙烯诱导的叶片衰老表型。

5.EDOS1突变之后，mRNA在细胞核内积累。