[发明专利]一种提高植物抗病性的基因GmLecRK-R及其应用

说明书

本发明提供一种提高植物抗病性的基因及其应用，属于植物分子生物学与植物遗传工程领域，本发明涉及一种植物源抗病基因GmLecRK‑R及其重组表达载体和应用。该基因来源于大豆，具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，其编码的产物氨基酸序列为SEQ ID NO.2。本发明还提供一种基因沉默和重组表达载体，包括本发明所述的基因GmLecRK‑R。该基因对植物抗病性特别是疫霉菌抗性具有关键作用。过表达该基因显著性促进大豆和烟草对不同疫霉菌的抗病性，是一种理想的增强植物抗病性的基因。通过遗传转化的方法使该基因在烟草中表达使其获得对多种病原菌的抗性能力，还可以运用在作物育种抗病性改良方面。

技术领域

本发明属于植物分子生物学与植物遗传工程领域，具体地说，本发明涉及一种提高植物抗病性的基因及其应用。

背景技术

目前，对植物中抗病基因的研究主要集中在一类编码含有核苷酸结合位点(NBS)和富亮氨酸重复(LRR)的受体蛋白基因^[1-3]。该类基因所编码的NBS-LRR类抗病蛋白作用于植物细胞内，可识别病原菌分泌的效应分子激活植物的防卫反应，从而抑制病原菌的侵染。然而植物中NBS-LRR类抗病蛋白和病原菌效应分子的识别遵循“基因对基因”假说，即NBS-LRR类抗病蛋白只能识别特定的病原菌效应分子。一旦病原菌分泌的效应分子发生变异，NBS-LRR类抗病蛋白对病原菌的抗病功能就会丧失^[1-3]。病原菌不同小种分泌的效应分子存在多样性，因而NBS-LRR类抗病蛋白对病原菌的抗病性具有小种专化性。随着田间小种组成的不断变化，在植物中克隆到的大部分编码NBS-LRR类抗病蛋白的基因都已丧失了对疫霉菌的抗病作用。因此，研究开发对疫霉菌具有广谱持久抗病性的基因，是提高作物抗病性的有效途径。

植物中存在大量的细胞膜受体，其结构包括一个胞外域，一个跨膜域和一个胞内域。该类蛋白参与识别侵染过程中病原物或植物所释放的保守的分子模式，激活植物的基础防卫反应，包括：细胞坏死、活性氧迸发、免疫相关基因的表达以及次级代谢产物的合成等^[4]。目前在植物中已克隆到几个编码细胞膜免疫受体的基因，例如能够识别细菌的鞭毛蛋白激活植物免疫的FLS2^[5]。鞭毛蛋白是细菌的重要组分，对病原菌致病性具有重要作用，病原菌很难通过修饰这类保守分子来逃避植物细胞膜受体的识别^[6]。因此植物细胞膜免疫受体所介导的植物抗病性具有广谱性和持久性。

大豆(Glycine max)起源于中国，是我国重要的粮油作物之一。大豆根腐病是一种对大豆破坏性极强的病害，其危害面积大、破坏程度重，被列为威胁大豆生产的毁灭性病害之一^[7]。大豆根腐病广泛分布于世界主要大豆产区，在全球范围内每年造成的经济损失高达十几亿美元^[8]。在我国，大豆根腐病于90年代初在东北地区被发现^[9]，现已成为东北、黄淮海大豆生产区和南方菜用豆产区的重要病害之一，严重危胁大豆的生产安全。大豆根腐病主要是由大豆疫霉(Phytophthora sojae)侵染引起的，可在大豆的各个生育期造成危害^[2]。在环境适宜的情况下，根腐病在被侵染的植株上迅速蔓延，其危害可导致大豆的绝产。因此，改良作物品种抗病性，对有效控制大豆根腐病具有重要的意义。

目前植物中的细胞膜受体对疫霉菌抗病的研究仍处于起步阶段，研究包括大豆在内的植物疫霉菌抗性基因对植物抗病性的研究具有重要意义。

参考文献：

1.Dong,S.,Qutob,D.,Tedman-Jones,J.,Kuflu,K.,Wang,Y.C.,Tyler,B.M.,andGijzen,M.2009.The Phytophthorasojaeavirulencelocus Avr3c encodes a multi-copyRXLR effector with sequence polymorphisms among pathogen strains.PLoS One4(5):e5556.