[发明专利]激发水稻产生抗病反应的avrXa23蛋白及其编码基因有效

专利信息
申请号: 201010256332.8 申请日: 2010-08-17
公开(公告)号: CN101974079A 公开(公告)日: 2011-02-16
发明(设计)人: 赵开军;王春连;杨兵;高英;徐安毕;樊颖伦 申请(专利权)人: 中国农业科学院作物科学研究所
主分类号: C07K14/195 分类号: C07K14/195;C12N15/31;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/21;C12R1/19
代理公司: 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人: 关畅;任凤华
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摘要:
搜索关键词: 激发 水稻 产生 抗病 反应 avrxa23 蛋白 及其 编码 基因
【说明书】:

技术领域

发明属于基因工程领域,涉及一种激发水稻产生抗病反应的avrXa23蛋白及其编码基因(病原菌无毒基因),具体涉及一种从水稻白叶枯病原菌中分离到的与水稻寄主抗病基因互作的无毒基因。

背景技术

水稻是我国的重要粮食作物,约60%的人口以稻米为主食,水稻生产的可持续发展直接关系到我国的粮食安全。水稻白叶枯病(Bacterial blight,BB)是世界水稻生产中的主要病害之一,最早于1884年在日本福冈地区发现,从50年代开始,发病范围不断扩大,目前白叶枯病的发生范围已遍及世界各水稻产区。水稻白叶枯病是由革兰氏阴性菌黄单胞杆菌水稻变种(Xannthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)引起的一种维管束病害,一般情况下可以造成水稻减产20%~30%,严重时甚至绝收。

实践证明,利用水稻品种的抗病性是防治水稻白叶枯病最经济和有效的途径,所以自20世纪60年代,发掘和利用抗白叶枯新基因一直是国内外研究的热点之一。目前已报道的水稻抗白叶枯病基因达36个,但它们大多数抗谱狭窄或抗性持久性差,在生产上被有效利用的只有Xa3、Xa4、Xa7和Xa21等少数几个。由于病原菌致病性的变异,少数抗白叶枯病基因的长期广泛利用总是面临抗性丧失的风险。为了长期控制水稻白叶枯病的危害,目前国内外一般采取两个策略:一是从野生稻等水稻资源中寻找具育种利用价值的抗白叶枯病新基因,另一个是深入研究植物抗病的分子机理,以期开发出可使更多抗病基因持久利用的新途径。

随着分子生物学的飞速发展,特别是近年对多种植物病原菌及其寄主植物基因组的测序以及对多种突变体的分析,大大促进了人类关于植物免疫系统的认识。目前已知植物的免疫系统总体上包括两道防线:第一道被称为病原相关分子模式(Pathogen/microbe-associated molecular patterns,PAMPs/MAMPs)诱发免疫(PAMPs triggered immunity,PTI),即植物通过其细胞表面的模式识别受体(Patternrecognition receptors,PRRs)对病原菌的PAMPs分子的准确感知并防卫;第二道防线被称为病原菌效应子诱发免疫(Effector triggered immunity,ETI),这是由于一些病原菌能够通过产生效应子(Effectors)来抑制PTI,从而突破植物的第一道防线,于是植物就通过新的分子受体(例如R基因编码的NBS-LRR蛋白质)来侦察这些效应子并启动防卫反应。通常讲的基因对基因抗性就属于第二道防卫机制的范畴。几亿年来,病原菌的袭击和植物的防卫交替进行,从而促进了病原菌和植物基因组的共进化。

水稻白叶枯病是研究重要粮食作物与病原细菌互作的理想系统,已成为国际上的一个研究热点,并推进了关于寄主与病原互作分子机理的研究。国内外已先后克隆了水稻的抗病(R)基因Xa1、xa5、xa13、Xa21、Xa23、Xa26和Xa27等和白叶枯病菌的无毒基因avrXa3、avrxa5、avrXa7、avrXa10、avrXa21(Ax21)和avrXa27。业已证明:avrXa21(Ax21)编码一个194个氨基酸的蛋白,是黄单胞菌的一个PAMP分子,因而证明Xa21是水稻的一个模式识别受体PRR,其抗性反应属于植物抗病的第一道防线。而avrXa3、avrxa5、avrXa7、avrXa10和avrXa27均属于avrBs3基因家族成员,它们编码转录因子类效应子(Transcription activator-like effectors,TAL effectors),这种效应子蛋白含有细胞核定位序列(NLS)和基因转录激活区(AD),它们通过病原菌III型分泌系统(TTS system)注入寄主植物细胞,然后由核质转运蛋白importinα和importinβ协助输入细胞核并调控寄主的基因表达,所激发的抗性反应属于植物抗病的第二道防线。

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