[发明专利]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，在水稻中已至少报道了68个抗稻瘟病位点共83个主效基因，这些基因成簇地分布于除第3染色体外的所有水稻染色体上，已经克隆的有25个，它们分别是Pb1、Pia、Pib、Pid2、Pid3、Pik、Pik-h/Pi54、Pik-m、Pik-p、Pish、Pit、Pita、Piz-t、Pi1、Pi2、Pi5、Pi9、pi21、Pi25、Pi36、Pi37、Pi56(t)、Rbr2、Pi50、Pi54rh，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24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25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。

对目前已经克隆的25个抗稻瘟病基因统计分析发现，从1999年第一个抗稻瘟病基因Pib被克隆开始，到2006年七年间只克隆了一个抗稻瘟病基因Pita，从2006年开始，抗稻瘟病基因的克隆出现大规模增长趋势，然而从已经克隆的这些抗稻瘟病基因位点可以发现，从2009年开始，尽管抗稻瘟病基因的数目在增加，但真正的抗稻瘟病基因位点数却增加得很少，后来克隆的抗稻瘟病基因大多数都是已经克隆的等位或是直系同源基因。虽然它们的序列差异很小，但对病原菌的抗性不尽相同。如Pi9、Pi2、Piz-t基因均位于水稻第6号染色体同一位点的基因簇上，序列相似性高达98.84％，但稻瘟病菌株接种实验证明，三个等位基因的抗谱分别为93.7％、92.2％和54.5％。另外，Pik基因簇上也鉴定了Pik，Pik-m，Pik-h，Pik-p，Pik-s，Pi1共6个等位基因，对其中3个已经克隆的等位基因接种试验表明，抗谱由宽到窄依次为Pik-m、Pik、Pik-p。因此利用已经克隆的抗稻瘟病基因序列信息来发掘其他抗稻瘟病材料中的抗性等位应该是更方便更快捷的途径。

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。因此，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-Kn，来源于栽培稻品种Kasalath，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；