[发明专利]一种水稻抗稻瘟病蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，涉及一种水稻抗稻瘟病蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

植物在生长发育过程中会受到各种病原微生物的侵袭，虽然植物不具备主动“趋利避害”的能力，但在长期与各种病原微生物共进化过程中，植物形成了对病原微生物精确的信号感知与防御系统。植物先天免疫主要包括三方面内容：基础抗性、抗病基因介导的抗性以及系统获得性抗性。其中抗病基因介导的抗性由于反应时间快，抗病反应强烈，常常伴随着病原菌侵染点的超敏反应以及细胞程序化死亡，使其成为植物抗病的一个重要组成部分。Flor在研究亚麻锈病抗性基因遗传时提出了“基因对基因”学说，其具体表述为病原菌不同的小种带有不同的无毒基因，当植物中的抗病基因能够特异识别病原菌当中的无毒基因时，就能通过信号传导启动抗病反应。因此对植物抗病基因产物的结构分析与研究，是了解植物抗病机制的基础。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全世界一半以上的人口以稻米为主要食物。稻瘟病是水稻最主要的病害之一，全球每年因稻瘟病造成的水稻减产达11%～30%，严重时减产达40%～50%，甚至颗粒无收。实践证明，利用含有抗稻瘟病基因的水稻品种是应对稻瘟病危害的有效办法之一。到目前为止，在水稻中定位的抗稻瘟病基因有近百个，已经克隆的有21个，它们分别是Pib、Pi-ta、Pi9、Piz-t、Pi2、Pid2、Pi36、Pi37、Rbr2、Pik-m、Pi5、Pid3、pi21、Pit、Pb1、Pish、Pik-p、Pik、Pia、Pi54和Pi25，其中除了基因Pid2编码一个丝苏氨酸受体类似激酶以及隐性抗稻瘟病基因pi21编码一个富脯氨酸蛋白外，其他19个抗稻瘟病基因全都属于Nucleotide Binding Site-Leucine Rich Repeat(NBS-LRR)基因家族。NBS-LRR基因由N端保守的核苷酸结合位点（NBS）和C端富亮氨酸重复（LRR）区域构成，在LRR区域，由数十个（一般15～40个）不完全的LRR结构构成。尽管目前已经克隆了21个抗稻瘟病基因，但因为稻瘟病菌小种众多且变异速度快，所以，克隆更多的抗稻瘟病基因以应对稻瘟病的危害就显得尤为重要。

NBS-LRR类基因在植物基因组中广泛存在，在已经测序的水稻和拟南芥中，NBS-LRR类基因均占了所有编码基因数目的1%以上。对目前已经克隆的抗稻瘟病基因进行分析发现，21个基因中有19个属于NBS-LRR类基因家族，我们有理由相信，水稻中抗稻瘟病基因绝大多数应该是属于NBS-LRR类基因家族。更重要的是这19个NBS-LRR基因中有12个都是等位基因，其中Pi37/Pish位于第一号染色体上；Pib/Rbr2位于第二号染色体上；Piz-t/Pi2/Pi9位于第六号染色体上，距离不远的位置是Pid3/Pi25；Pik/Pik-p/Pik-m位于第十一号染色体上。那么我们也有理由相信，在鉴定出的将近一百个抗稻瘟病基因中，很多都应该是互为等位的。目前，一般认为变异较大的LRR结构域决定了此类抗病基因对病原菌识别的专化性。

目前，对抗稻瘟病基因的克隆还是主要依靠图位克隆，虽然籼稻9311和粳稻日本晴都有了全基因组序列，为水稻基因的图位克隆带来了巨大方便，但对于抗稻瘟病基因的克隆来说，依然还存在很多困难。比如对精细定位群体内各单株的稻瘟病抗性鉴定，不仅工作量巨大，而且田间稻瘟病发病情况还很容易受环境影响，造成性状统计错误，而不能准确定位；另外，从已经测序的9311和日本晴基因组序列来看，NBS-LRR基因大多都是成簇存在，即使能够将目标基因定位到某一区段，也很难判断成簇基因中的哪一个才是真正的抗病基因；再者，目前利用的水稻品种遗传背景狭窄，可利用的抗稻瘟病基因不多。然而在野生稻中却蕴藏丰富的抗病基因资源，由于目前对野生稻的研究还处于起步阶段，没有精细遗传图谱和物理图谱，要利用图位克隆其中抗稻瘟病基因显然更是困难重重。因此，我们可以直接利用已经克隆的NBS-LRR型基因序列信息，克隆其在野生稻或者其他对稻瘟病具有高抗效应的水稻品种中的同源基因，直接转化易感稻瘟病的水稻品种，从而筛选出具有更优良抗性的基因。

发明内容

本发明的目的是提供一种水稻抗稻瘟病蛋白及其编码基因与应用。

本发明所提供的蛋白质，名称为PID3-A4，来源于普通野生稻（Oryza.rufipogon）A4，是如下（a）或（b）：

（a）由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；