[发明专利]一个玉米纹枯病抗病相关基因ZmFAH49及其应用

说明书

本发明公开了一个玉米纹枯病抗病相关基因ZmFAH49及其应用，属于植物基因工程技术领域。本发明利用强启动子驱动转基因技术，将ZmFAH49基因的超量表达载体转入水稻品种中花11，ZmFAH49基因表达量显著提高的遗传转化水稻对纹枯病菌的抗性明显增强，而zmfah49玉米突变体对纹枯病更加敏感，证明ZmFAH49基因在水稻抗纹枯病中发挥重要作用。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一个玉米纹枯病抗病相关基因ZmFAH49及其应用。

背景技术

由立枯丝核菌引起的玉米、水稻纹枯病是作物生产上的主要病害，随着种植面积的扩大和高产栽培技术的推广，该病害发展蔓延加快，就发病范围及面积而言已成为水稻、玉米第一大病害。培育种植抗病品种是生产上综合治理作物病害的首选策略，但由于高抗材料的缺乏限制了纹枯病的抗性育种。

植物的抗病反应是多基因参与调控的复杂过程。参与植物抗病反应的基因分为两类：(1)抗病基因，又称R(resistance)基因和(2)抗病相关基因。其中：

抗病基因的产物主要是作为受体，直接或间接与病原蛋白相互作用，启动植物体内的抗病信号传导路径(Tang等，1996，Science 274:2060-2063；Baker等，1997，Science276:726-733；Jia等，2000，EMBO J.19:4004-4014；Dangl和Jones，2001，Nature 411:826-833；Nimchuk等，2001，Curr.Opin.Plant Biol.4:288-294)。抗病基因介导的抗病反应强，是很好的基因资源。但由于下述原因，使利用抗病基因改良植物抗性受到限制：(1)抗病基因的资源有限，如目前知道的抵抗水稻重要病害白叶枯病的抗病基因少于30个，抵抗另一水稻重要病害-稻瘟病的抗病基因也只有大约40个；(2)抗病基因具有病原种类和病原生理小种特异性，抗病范围有限；(3)因为病原的快速突变，一个抗病基因的作用往往几年或者十几年后就丧失了。

抗病相关基因是指除抗病基因外所有参与抗病反应的基因，它们的编码产物参与合成植物体内抗病信号分子、参与信号传导或参与防卫反应等。这类基因的共同特点是病原诱导后它们的表达量升高或减少，因此人们可以根据病原诱导前后基因的表达量的差异大规模地鉴定植物抗病相关基因(Maleck等，2000，Nature Genet.26：403-410；Schenk等，2000，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 97:11655-11660；Zhou等，2002，Science in China 45:449-467)。目前，人们对抗病相关基因的认识有限。根据已有报道，绝大多数抗病相关基因单独作用时的抗性能力可能比抗病基因小。但根据下述原因，它们是值得大力开发的基因资源：(1)由于绝大多数抗病相关基因的产物不需要直接与病原物相互作用，这类基因是具有持久抗性的基因资源；(2)大多数抗病相关基因参与的抗病反应没有病原特异性，因此它们是具有广谱抗性的基因资源；(3)这类基因的资源丰富。

与抗病基因的应用相比，抗病相关基因的应用能提供植物更为广谱及长效的抗性。通过超量表达抗病相关基因进行玉米和水稻品种的改良，将进一步增强植物的抗病性，拓宽植物的抗谱。这些方面是采用常规植物育种和改良技术所不能达到的。但是，玉米共有10对染色体，约3.2万个基因，23亿个碱基，是目前已测序的植物中基因数量最多的品种。如何从庞大的玉米基因组中挖掘抗病相关基因，并探究这些基因在植物抗病和感病过程中的作用仍然是一个难题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明经长期研究和探索，从玉米中分离克隆出一个玉米纹枯病抗病相关基因ZmFAH49。ZmFAH49基因表达量显著提高的遗传转化水稻对纹枯病菌的抗性明显增强，可见采用超量表达ZmFAH49基因之后可以赋予植物对由纹枯病菌所引起的病害产生抗病反应，获得高抗病植株。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供ZmFAH49基因在如下(1)或(2)中的应用：