[发明专利]水稻抗病相关基因PAL4

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PAL4的功能验证。本发明验证的PAL4基因是水稻抗病反应中的正调控因子，它参于调控水稻抵抗从根部侵染的稻瘟病菌。

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)寄主植物内的病原菌成功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。通过利用抗性基因资源来改良植物抗病性既可以预防病害又能够减少喷施农药带来的环境危害。

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。水稻稻瘟病由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起，是世界上对水稻危害最大的真菌性病害之一。目前普遍认为稻瘟菌是一种典型的地上组织(比如叶片等)侵染的半活体营养型的病原菌，其侵染途径是：分生孢子在病谷和染病的残留稻草中越冬，当气温和湿度合适的条件下病原菌产生大量分生孢子，而这些孢子通过空气扩散到水稻的地上组织，完成侵染水稻细胞的过程导致水稻出现病症。而这些被侵染的细胞又产生新的菌丝分生孢子释放到环境中再次扩散到其他水稻完成重复侵染，从而导致病害的迅速蔓延。然而随着人们对稻瘟病菌的不断认识，研究者发现稻瘟病菌可以由根部侵染水稻，在根部和地上部分产生病斑，并稻瘟菌根部侵染也和叶部侵染一样适用于基因对基因假说(Sesma和Osbourn，2004)。进一步的研究表明，稻瘟菌从根部侵染水稻属于活性营养型，可以在整个植株上产生系统性侵染，具有典型的土传病原菌的特征和特性(Marcel等，2010)。近年来真菌分类学家又把稻瘟病菌划分到了新建立的包含上传病原菌的Magnaporthaceae家族(Rossman等，2007)，改变了人们对稻瘟病菌只能从地上组织侵染的传统观点。而这一发现也对稻瘟病菌的流行病学方面的观点产生了重要的意义，从根部侵染可能是稻瘟病菌的初侵染源之一，是稻瘟病菌发生和流行的一个重要影响因素。也有研究指出稻瘟病菌的循环是由带病的水稻种子在萌发的过程中由于稻瘟病菌的不断积累导致这些带病的种子在很小就死亡，而这些死亡的染病水稻苗就作为最初的感染源侵染附近健康植株的根和叶片，感染新萌发秧苗根和叶形成菌丝，然后这些染病的植株再发展病症直到再次感染种子完成循环(Faivre-Rampant等，2012)。对于水稻来说，不同的侵染途径会导致水稻防御反应相关基因表达强度以及时空的差异。因此，研究水稻抗稻瘟根部侵染的病程相关基因有助于理解水稻抗稻瘟病的抗性机制，对于抗稻瘟品种的选育也提供 了新的策略，在学术上以及生产应用上都有深远的意义。