[发明专利]与水稻生长发育和抗病性相关的编码锌指蛋白的水稻新基因

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体地，本发明涉及与水稻生长发育和抗病性相关的编码锌指蛋白的水稻新基因，包括该基因的重组质粒、宿主及其应用。

背景技术

锌指蛋白参与植物抗病反应已有报道，WRKY蛋白是植物特有的一类锌指蛋白，其中的一个重要功能是参与植物抗病反应，芹菜WRKY蛋白含有C-X_4-5-C-X_22-23-H-X-H保守结构，通过结合到抗病相关基因(PR-10基因)启动子区的W盒上来激活这些基因的表达，从而提高植物对病原物的抗性(Eulgem T.等1999).AtWRKY18是拟南芥中受病原菌和水杨酸诱导的转录因子，它含有一个与芹菜WRKY锌指基元相同的结构域，功能与WRKY相似，在花椰菜花叶病毒35S启动子下高水平表达时，影响拟南芥的生长发育，使其生长相对较缓慢；在适当的水平下表达，拟南芥对丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)的抗性增强，抗性相关基因的表达水平提高，抗性增强不是由水杨酸合成增加引起的，而是与抗病调控蛋白NPR1/NIM1有关，AtWRKY18启动子区的顺式作用元件对AtWRKY18的表达起负调控作用，可以控制AtWRKY18的表达而不至于过量而导致对自身生长不利(Chen C.H.等2002)。WRKY70的表达受水杨酸的激活，甲基茉莉酸的抑制。在水杨酸参与的抗病信号传导途径中处于NPR1基因的下游。过量表达WRKY70基因，植物表现出对致病性病原菌软腐菌(necrotrophE.C.carotovora)和假单胞菌(Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000)的抗性增强和受水杨酸诱导的病原相关蛋白(PR)的组成性表达。WRKY70抑制甲基茉莉酸诱导的基因表达，负调控甲基茉莉酸介导的抗病信号传导(LiJ.等2004)。拟南芥AtWRKY6基因敲除以后，植物叶片的衰老明显减弱，说明该基因参与细胞死亡过程。且AtWRKY6基因正向调控PR-1基因的表达，说明AtWRKY6参与植物抗病反应(Robatzek S.等2002)。拟南芥的RAR基因调控抗病基因对各种细菌和卵菌产生抗性，突变分析显示，RAR基因在限制病原菌生长的程度，过敏性植物细胞死亡和氧化物的激发上起决定作用。抗性基因RPP4，RPP21，RPM1，RPS2，RPS4，RPS5发挥作用都需要RAR参与。(Muskett P.R.等2002)。拟南芥LSD1基因编码一个含有3个C₂/C₂型锌指的蛋白，它限制植物防御反应的起始和随后过敏性反应的产生，当此基因丧失功能时拟南芥对细胞死亡起始因子诱导细胞死亡过敏，而且不能抑制死亡的蔓延，同时表现为与病原菌或化学物质诱导相同的过敏性反应和系统获得性抗性，抗病相关基因PR-1的表达量明显提高(Dietrich R.A.等1997)。植物抗病信号传导的两个重要成分EDS1和PAD4在调控细胞程序性死亡的时候均受LSD1基因的控制(Rusterucci C.等2001)。Lsd1突变体在诱发细胞死亡的时候需要水杨酸和NIM1/NPR1基因的参与，转NahG(降解水杨酸)基因的Lsd1突变体和lsd1/nim1双突变体用水杨酸处理后叶片不出现坏死斑或者坏死斑出现的时间晚且不会蔓延至整个叶片，接种非致病性假单胞菌(Pseudomonas syringae pv.tomatoDC3000)也不出现过敏性反应。接种致病性疫霉菌(Peronosporaparasitica)依然表现抗性，说明Lsd1突变体所表现的是对病原菌的基本抗性(Aviv D.H.等2002)。根据LSD1序列进行拟南芥基因组的搜索，得到4个同源性较高的基因，LOL1是其中之一，通过构建Lsd1/lol1双突变体并喷洒苯并噻二唑(BTH)诱导细胞死亡，结果发现Lsd1单突变体很快就产生坏死斑并迅速蔓延到整个叶片，而Lsd1/lol1双突变体没表现出明显的细胞死亡，说明LOL1在Lsd1突变体诱发细胞死亡的时候是必需的。拟南芥体内过量表达LOL1易诱发细胞死亡。由此可见LOL1是细胞程序性死亡的正调控因子，lsd1突变体所导致的细胞死亡需要LOL1基因的参与(Epple P等2003)。