[发明专利]培育抗病水稻的方法及其专用载体和启动子

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种培育抗病水稻的方法及其专用载体和启动子。

背景技术

水稻作为重要的粮食作物之一，为世界上一半以上的人口提供食物来源。水稻种植面积约占全国耕地面积的1/4，年产量将近占全国粮食总产的1/2。水稻病害一直严重影响水稻的生产。水稻病害的种类很多，全世界有近百种，我国正式记载的达70余种，有经济重要性的有20余种，其中稻瘟病、纹枯病和白叶枯病发生面积大、流行性强、危害严重，是水稻上的“三大重要病害”。以水稻白叶枯病为例，田间常在分蘖期观察到病症，并随植株的生长而发展，至抽穗期达到高峰。水稻遭受白叶枯病后，一般减产20-30％，严重时甚至绝收。不断提高水稻产量、品质及抗病性，为保障国家粮食安全和农业可持续发展有重要意义。目前应对农作物病害的主要手段是培育抗病品种和化学农药防治。然而现有的水稻抗病品种存在育种周期长、抗性丧失快等重大技术障碍，化学农药的施用对环境造成严重污染。从植物本身进一步挖掘抗病基因资源，可为应对水稻重大病害及不断产生的新病害提供抗病育种的新手段和新策略。

目前，水稻中已定位30多个稻瘟病抗性位点和25个白叶枯病抗性位点。抗性基因(R基因)介导的抗病性水平高，常表现高抗，是抗病基因工程中常用的抗病基因。但R基因和病原菌avr基因的互作表现为品种对小种的专化性抗性，所以R基因介导的水稻抗病性常因病原菌群体生理小种的变化而丧失。在真核生物中广泛存在的非编码小RNA(nonconding small RNAs)包括miRNAs(microRNAs)和siRNA(short interfering RNAs)，可以通过对靶标RNA的剪切或翻译抑制，以及DNA或染色体的甲基化等调控靶标基因的表达。miRNA由非编码核基因转录而来，其基因多定位于基因之间的间隔区，也有一些位于基因的内含子区域，有些成簇存在。对已测序的生物的基因组研究发现，越高等的生物其基因间隔区所占比例越大。越来越多的研究表明，这些非编码小RNA参与了生物的生长发育和抗病应答过程。系统分析植物中参与这些应答过程的小RNA，并根据小RNA对应的靶标基因分析靶标基因参与的代谢途径，为进一步应用小RNA调控植物抗病打下基础。大量的研究表明小RNA介导的基因沉默是植物和动物抵抗病毒侵染的重要分子机制。最新的研究表明，小RNA也参与了植物抗细菌的基础免疫反应。因此，小RNA为开发新的水稻抗病途径提供良好的基因资源。

miRNA序列在拟南芥和水稻之间相对保守，但水稻中也存在其特异的miRNA，这可能暗示在水稻中存在特异的小RNA参与的基因调控网络；siRNA的种类多样，在不同物种之间的保守性不强，其功能尚未完全阐述清楚，但已有研究发现假单胞菌(Pseudomonas syringae)可以诱导拟南芥内源siRNA表达，并且siRNA在植物免疫中同miRNA一样有重要的调节功能。对水稻小RNA抗病基因资源的挖掘不但在植物抗病机理的研究上可能有新的重大发现，更重要的是分离鉴定对水稻抗病/植物免疫中有潜在应用价值的小RNA，可为水稻抗病育种提供拥有自主知识产权基因资源，建立水稻抗病育种的新策略。