[发明专利]用于诱导植物的对疾病的抗性的方法

说明书

发明领域

本发明涉及农业生物技术领域，具体地涉及植物的天然防御的刺激和对疾病的抗性的诱导，以避免由病原体引发的疾病或抵抗所述疾病。

先前技术

在最近数十年中，已进行了许多关于植物-病原体相互作用(从形态学、生理学、生物化学和分子的观点来看)的研究。然而，迄今获得的结果未满足世界上大多数研究小组的需要和知识，通过农作物的稳定和高效的保护获得的高产率未实现。尽管在全球范围内为综合的作物保护采取了许多措施，但每年报导，因疾病造成的主要作物损失达到产量的80%，特别是在发生疾病流行的状况下(Gao等人(2000)Nature Biotechnol.18:1307-1310)。

植物和病原体已共同进化数百万年。在该相互作用过程中，已出现允许植物识别潜在的侵入性病原体并且触发成功防御的策略。同样地，病原体已发展了使得它们能够逃避和/或抑制植物防御反应的机制。该选择压力对植物的影响已导致它们防御机制的改善。作为结果，病原体引发疾病的成功，远非规则，而是例外(Staskawicz(2001)Plant Physiology125:73-76)。

植物对特异性和一般性诱发物的感知不仅允许识别病原体，而且还允许转导用以激活反应机制的信号。其中被激活的各种信号转导途径是由中间体例如活性氧、水杨酸、乙烯和茉莉酸介导的信号转导途径。这些植物激素信号转导途径之间的交叉提供了调控潜在可能，其允许激活应答的最佳组合，这取决于具体病原体。与致病性(PR)和通常为被产生来直接攻击病原体的植物抗毒素、防御素、酚类和黄酮类的抗微生物化合物的合成相关的基因的表达也被激活(Baker等人(1997)Science276:726-733)。

存在在植物中起作用的其它反应机制，其作用在感染后持续相对长的时期。这类机制称为：获得性局部反应和系统性获得性反应。在一圈5-10mm厚的围绕由超敏反应引起的损伤的细胞中观察到获得性局部反应。该区域的特征在于发病机制相关性蛋白质(主要为碱性蛋白质)的大量积累(Fritig等人(1998)Current Opinion of Immunology10:16-22)和酶例如甲基转移酶(Legrand等人(1978)Planta144:101-108)、类苯基丙烷(phenylpropanoid)途径的刺激，所述途径参与抗生素例如莨菪亭的产生，其不为病原体提供适当的环境，阻止它们在整个植物中的扩散。系统性获得性反应给植物提供较高水平的抗相同病原体的随后感染的抗性。其不仅在患病组织中产生，而且还在整个植物中产生。其特征在于PR蛋白质(特别是酸性PR蛋白质)的积累，这与水杨酸的信号转导机制相关(Cordelier等人(2003)Plant Molecular Biology51:109-118)。

植物具有合成许多种用作激素的类固醇的能力。然而，直至1979年才在植物中确认类固醇激素的存在。在这一年，美国科学家公布了关于从甘蓝型油菜(Brassica napus L.)花粉分离的称为油菜素内酯(brassinolide)的新型甾体内酯的数据(Grove等人(1979)Nature281:216-217)。油菜素类固醇已被公认为在生长调控中起重要作用的新的一类植物激素(Azpiroz等人(1998)Plant Cell10:219-230)。油菜素类固醇的生理学性质允许我们认为它们在不影响环境的应用中是非常有前景的。天然物质可以适合广泛地应用于植物保护和农业上效率的提高。

从一开始，油菜素类固醇就被认为是应用于农业的有前景的化合物，因为它们显示了在植物生长和发育中不同类型的调控活性以及其作为性能的支持者的经济价值(Khripach等人(2000)Ann.Botany86:441-447)。重要特性是油菜素类固醇以极低浓度起作用的能力。该现象的间接确认是植物中的油菜素类固醇的低浓度。对于生长植物，用于农业的常用量为每公顷5至50mg(Khripach等人(2000)Ann.Botany86:441-447)。

油菜素类固醇还可在植物对病原体的反应中起作用。油菜素类固醇已经在水稻和烟草中诱导了对细菌和真菌病原体的抗性，该抗性与增加的水杨酸的积累或与系统性获得性抗性相关的基因的增加的表达无关(Nakashita等人(2003)Plant Journal33:887-898)。