[发明专利]水稻MLO型抗病基因的快速鉴定

说明书

技术领域

本发明是借助于水稻测序全基因组序列，利用植物比较基因组学、遗传学、生物信息学和候选基因策略等方法快速鉴定水稻白粉病基因，主要涉及到水稻全基因组序列的下载，候选基因的鉴定，基因的比对，聚类等手段，进而鉴定出白粉病基因，属于植物生物技术科学领域。

背景技术

白粉病是禾本科作物常见的一类真菌性病害，在病害发生期叶片、茎杆及穗子表面会覆盖一层白粉状霉层，以至于植株正常代谢紊乱，造成早衰，产量受到损失。生产上对于这些病害的防治方法主要有拔除感病植株，改善管理模式及采用化学措施防治等，但这些措施即增加种植者的劳动强度又增加了生产得成本，另外，过量使用化学农药不仅会使病原菌的抗药性增加，还会造成环境的污染，因此势必要找寻一种健康环保的抗病途径，一般认为培育抗病新品种是最直接最有效的方法。但传统的育种模式具有工作繁琐、育种周期长和选择效率低等特点，不利于快速的选育适合品种。因此，挖掘白粉病基因并将其与现代的生物技术结合进去可以加快选育抗性品种的进程。

水稻(Oryza sativa L)是世界范围内重要的粮食作物，选育优良的水稻品种一直是研究者们研究的主要方向。目前，水稻的基因组较小且易于遗传操作并与其他禾谷类作物存在共线性，已成为遗传学和基因组研究的模式植物。目前水稻基因组测序已经完成，尽管水稻种还没有白粉病病害的报道，但是初步研究已经发现，水稻中MLO型白粉病基因对白叶枯病等病害有广谱性的抗性。因此，水稻中MLO型抗病基因的鉴定对水稻的光谱性抗性育种有着重要的作用。

MLO型抗病基因是植物特异的一类抗病基因。研究者最早发现MLO(Mildew resistance locus o)基因对白粉病抗性是始于1937-1938年，由德国人在埃塞俄比亚采集了很多品种的大麦，其中的两个株系对白粉病菌(Blumeria graminis f.sp.hordei)所有已知的生理小种都具有高效抗性。进一步研究表明，大麦中MLO基因的隐性突变mlo可以使大麦对几乎所有已知大麦白粉病菌的生理小种产生持久、广谱的抗性。最近，研究者发现很多植物的抗白粉病基因都是MLO型基因控制，如番茄，豌豆、拟南芥、辣椒、蔷薇、百脉根等等。因此挖掘植物中的MLO型抗病基因对植物抗白粉病育种具有重要的作用。

目前，常用挖掘抗病基因常用的方法有图位克隆，转座子标签等方法。但是由于水稻的基础研究不够深入，因此利用这些方法不仅时间长而且很难准确地克隆这些基因。因此，如何快速鉴定水稻中的MLO型抗病基因将成为水稻抗白粉病育种的重要前提。

植物比较基因组学(Comparative Genomics)是基于基因组测序基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。利用模式植物基因组与其它植物基因组之间编码顺序上和结构上的同源性，克隆其他植物基因，揭示基因功能和分子机制，阐明物种进化关系及基因组的内在结构。本专利所采用的方法及思路：模式植物拟南芥基因组研究已经揭示了MLO型基因的功能，利用基因其顺序上的同源性克隆水稻MLO型抗病基因，根据模式植物拟南芥实验系统上的优越性和已知MLO型抗病基因的特点，快速“捕捉”水稻抗白粉病基因。本专利介绍了以水稻全基因组序列为前提，结合比较基因组学、遗传学、基因组学、生物信息学和候选基因策略等知识，快速挖掘白粉病基因。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种通过结合植物比较基因组学、植物遗传学、基因组学和生物信息学等知识，快速挖掘水稻抗白粉病基因。其结果一方面可用于水稻白粉病基因紧密连锁分子标记的开发，进行分子标记辅助选择育种，另一方面也为其他作物白粉病基因鉴定提供参考依据。

技术方案