[发明专利]水稻抗病相关基因C3H12和它在改良水稻抗病性中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域。具体涉及一个水稻抗病相关基因C3H12的分离克隆、功能验证和应用研究。本发明分离克隆的C3H12基因是水稻抗病反应中的正调控因子。超量表达C3H12基因的转基因植株的抗白叶枯病能力显著提高。

背景技术

植物在生长的过程中，受到多种病原物的侵害。植物病原物的种类繁多，包括病毒、细菌、真菌和线虫等。病原物侵入植物导致两种结果：(1)病原体成功的在寄主植物内繁殖，引起相关的病症；(2)寄主植物产生抗病反应，杀死病原物或阻止其生长。利用抗性基因资源改良植物的抗病性，是预防病害同时又保护环境的根本出路。

植物的抗病反应是多基因参于调控的复杂过程。参于植物抗病反应的基因分为两类：(1)受体基因【包括模式识别受体(pattern recognition receptor，PRR)基因和主效抗病(resistance，R)基因】；(2)抗病相关基因(Kou和Wang，2010)。相对于受体基因，抗病相关基因的数量庞大。

抗病相关基因编码的蛋白质参于合成植物体内的抗病信号分子、参于抗病信号传导、阻止抗病信号传导或参于防卫反应等。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，或者是它们编码的蛋白质的修饰发生变化。因此人们可以根据病原诱导前后基因的表达量的差异或者蛋白质分子量的变化大规模地鉴定植物抗病相关基因(Schenk等，2000；Zhou等，2002；Chu等，2004；曾亚等，2008)。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水平可能比主效抗病基因小。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于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。但是，水稻中虽然鉴定了很多抗病相关基因(Zhou等，2002；Chu等，2004)，这些基因在水稻抗病反应中的作用机理、以及单个抗病相关基因是否会引起水稻抗病表型的改变都不清楚。

水稻是世界上重要的粮食作物，但病害的影响常常造成其产量和品质的下降。水稻白叶枯病由白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)引起，是世界上对水稻危害最大的细菌性病害(过崇俭，1995)。发掘和利用优良抗性基因资源改良水稻是控制病害的发生、减少或避免水稻病害所带来的损失最经济有效的措施。

与主效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。通过超量表达作为抗病反应正调控因子的抗病相关基因进行水稻品种的改良，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改良技术所不能达到的。

发明内容

本发明的目的是分离克隆水稻中携带的一个抗病相关基因完整DNA片段，并利用超量表达技术通过使目标基因在转基因受体中超量表达鉴定该基因在抗病反应过程中所起作用，为利用这个基因改良水稻品种或其它植物抵御病害的能力奠定基础。申请人将这个基因命名为C3H12。

本发明涉及分离一种包含C3H12基因的水稻DNA片段并鉴定其功能，该片段赋予植物对由白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)所引起的病害产生抗病反应。其中，所述片段如序列表SEQ ID NO：1所示，或者基本上相当于SEQ ID NO：1所示的DNA序列，或者其功能相当于SEQ ID NO：1所示序列的亚片段。对其序列进行分析表明，它编码的蛋白质具有CCCH类锌指蛋白质的保守结构域，表明其属于CCCH类锌指蛋白质家族。超量表达序列表SEQ ID NO：1所示序列可以增强水稻对白叶枯病的抗性。

可以采用已经克隆的C3H12基因作探针，从cDNA和基因组文库中筛选到本发明的基因或同源基因。同样，采用PCR(polymerase chain reaction)技术，也可以从基因组、mRNA和cDNA中扩增得到本发明的C3H12基因以及任何感兴趣的一段DNA或与其同源的一段DNA。采用以上技术，可以分离得到包含C3H12基因的序列或者包含一段C3H12基因的序列，将这一序列与合适的载体连接，可以转入植物细胞超量表达C3H12基因，产生抗病转基因植物。采用这种转基因技术创造抗病植物是传统育种技术所不能达到的。