[发明专利]小麦秆锈病抗性基因及使用方法

说明书

本发明提供了用于增强小麦植物抵抗由小麦秆锈病菌引起的小麦秆锈病的抗性的组合物和方法。所述组合物包含编码抗性(R)基因产物及其变体的核酸分子，以及包含所述核酸分子的植物、种子和植物细胞。用于增强小麦植物抵抗小麦秆锈病的抗性的方法包括将编码R基因产物的核酸分子引入小麦植物细胞中。本发明另外提供在农业中使用所述小麦植物以限制小麦秆锈病的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月4日提交的美国临时专利申请号62/200,894的权益，该申请以引用方式全部并入本文。

参照以文本文件提交的序列表

序列表的正式文本作为ASCII格式的序列表通过EFS-Web以电子方式提交，文件名为070294-0101SEQLST.TXT，于2016年7月29日创建，并且大小为711千字节，而且与说明书同时提交。在该ASCII格式的文件中所包含的序列表为说明书的一部分，并且以引用方式全文并入本文。

技术领域

本发明涉及基因分离和植物改良领域，特别涉及通过使用疾病抗性基因增强植物抵抗植物疾病的抗性。

背景技术

在全世界小麦生产中，植物疾病导致显著的产量损失。锈病是最具破坏性的小麦疾病的一种。由小麦秆锈病菌(Puccinia graminis f.sp.tritici)引起的小麦秆锈病是当今影响小麦生产的最毁灭性的疾病之一。尽管已经证明包含抵抗小麦秆锈病菌的抗性基因(R)的小麦植物有效地限制由小麦秆锈病引起的农业损失，但是近期出现了小麦秆锈病菌的新物种，而所述R基因对其是无效的。虽然杀虫剂可以用于控制小麦秆锈病，可是杀虫剂是昂贵的并且与农业的可持续强化不一致，而且在发展中国家，简而言之，杀虫剂是自给农民负担不起的。

农业的可持续强化要求增加使用遗传解决方法，替代化学解决方法(例如杀虫剂)来保护农作物抵抗病原体和害虫(Jones et al.(2014)Philos.T.Roy.Soc.B 369:20130087)。驯化的农作物(例如小麦)的野生近源种包含巨大多样性的可用的R基因，其为用于可持续性疾病控制的有价值的来源。然而，用于引入R基因的传统方法通常涉及长的育种时间线，以破坏与其他基因的有害等位基因的连锁。此外，当一次部署一个R基因时，在几个季节内可以克服R基因(McDonald and Linde(2002)Annu.Rev.Phytopathol.40:349-379)。但是，分子克隆可以避免连锁累赘并同时引入多个R基因(Dangl et al.(2013)Science341:746-751)，这可以延迟抗性突破病原体物种快速进化，由此提供更持久的抗性(McDonald and Linde(2002)Annu.Rev.Phytopathol.40:349-379)。

尽管传统的基于图谱的克隆法已经用于分离植物的R基因，但是许多植物基因组携带大的染色体区域，这些区域由于抑制重组而使得传统的基于图谱的克隆法无法达到(Gaut et al.(2007)Nature Rev.Genet.8:77-84)，并且小麦也不例外。因此，不依赖于重组的新的补充方法必须用于鉴定农作物植物和它们的非驯化的近源种中的其他R基因。

发明概述

本发明提供了已知赋予植物以抵抗引起小麦秆锈病的至少一种病原体菌株(小麦秆锈病菌)的抗性的抗性(R)基因的核酸分子。在一个实施方案中，本发明提供了包含R基因Sr22及其变体(例如包括直系同源物和非天然形成的变体)的核酸分子。在另一个实施方案中，本发明提供了包含R基因Sr45及其变体(例如包括直系同源物和非天然形成的变体)的核酸分子。