[发明专利]抗病植物

说明书

本发明涉及抗病植物，特别是抗真菌界及卵菌(Oomycota)门生物 体——卵菌的植物。本发明还涉及能赋予疾病抗性的植物基因和获得 这种抗病植物的方法，用于提供针对卵菌病原体的保护。

已广泛地研究过植物对真菌及卵菌病原体的抗性，包括病原体特 异性的和广谱的抗性两个方面。在很多情况下是通过抗性显性基因表 明了抗性。这些品种-特异性或基因-对-基因的抗性基因已被鉴定了许 多，其通过直接或间接地与无毒性基因产物或来自病原体的其它分子 相互作用来介导病原体识别。这种识别导致许多植物防御反应的活化， 这些反应会阻滞病原体生长。

在植物育种中经常想要鉴定主要为单基因显性抗性基因的新来 源。在新引入了单抗性基因的栽培品种中，抗病保护通常会迅速地被 破坏，因为病原体进化和适应的频率极快，能恢复成功感染寄主植物 的能力。因此，非常需要获得新的疾病抗性来源。

其它抗性机理例如通过调节植物中的防御反应起作用，如通过隐 性mlo基因在大麦中介导的针对白粉菌病原体禾布氏白粉菌大麦专化 型(Blumeria graminis f.sp.hordei)的抗性。带有野生型MLO基 因突变等位基因的植物显示出几乎完全抗性，与真菌试图穿透单个受 攻击的表皮细胞的细胞壁受挫相符。因此野生型MLO基因作为病原体 应答的一种负向调节子发挥作用。这在WO9804586中有说明。

其它实例是隐性白粉菌抗性基因，是在筛选对二孢白粉菌 (Erysiphe cichoracearum)的易感性丧失的过程中被发现的。至今已 经克隆了三个基因，称为的PMR6编码一种果胶酸裂合酶-样蛋白质， PMR4编码胼胝质合酶，和PMR5编码未知功能的蛋白质。mlo和pmr 两个基因似乎能够特异性地引发对白粉菌的抗性，而非对卵菌如霜霉。

已经通过两个主要方式获得广谱的病原体抗性，或系统形式的抗 性如SAR。第一个是通过植物防御和细胞死亡的负调节子的突变，例 如在拟南芥属(Arabidopsis)的cpr，lsd和acd突变体中。第二个 是通过植物防御的诱导物或调节子的转基因过表达，例如在NPR1过表 达植物中。

这些已知的抗性机理的缺点是：除病原体抗性之外，这些植物通 常显示可检测的附加和不良表型，例如生长受碍或自发形成的细胞死 亡。

本发明的一个目的是提供一种广谱的，持久的而且不伴随不良表 型的抗性形式。

在促成本发明的研究中，筛选对霜霉病病原体——寄生霜霉 (Hyaloperonospora parasitica)的敏感度降低的拟南芥 (Arabidopsis thaliana)突变体。在高度易感的拟南芥品系Ler eds1-2中产生了EMS-突变体。详细分析了八种霜霉抗性(dmr)突变 体，对应于6个不同的基因座。显微镜分析显示，在所有的突变体中， 寄生霜霉的生长被严重降低。dmr3、dmr4和dmr5的抗性与植物防御 的组成型活化有关。此外，dmr3和dmr4(但非dmr5)还能够抗丁香 假单胞菌(Pseudomonas syringae)和Golovinomyces orontii。

相比之下，在dmr1、dmr2和dmr6突变体内没有观察到植物防御 的活化增加。该研究结果已经在Van Damme等人(2005)Molecular Plant-Microbe Interactions 18(6)583-592中被描述。但是该文 章没有公开DMR基因的鉴定和表征。

dmr6突变体是在拟南芥Ler eds1-2背景下筛选易感性丧失时鉴 定出的。DMR6基因现在已经克隆并定性了。这样，发现了DMR6就是 基因At5g24530，该基因编码了一种氧化还原酶(DNA及氨基酸序列在 图2中描述)。氧化还原酶是催化电子从一个分子(氧化剂)转移到 另一个分子(还原剂)上的一类酶。根据本发明，发现缺少功能性DMR6 蛋白质会导致霜霉病抗性的产生。

因此本发明提供了一种植物，其对病毒、细菌、真菌或卵菌来源 的病原体有抗性，特征为这种植物与不具对所述病原体有抗性的植物 相比，具有降低水平的、降低活性的或者完全缺乏DMR6蛋白。