[发明专利]拟南芥非宿主抗性基因及其在工程化疾病抗性植物中的应用

说明书

相关申请的交叉参考

本申请基于35U.S.C.§119要求2012年5月24日申请的临时申请系列号61/651,149的优先权，该申请全文引入本文作参考。

资金参考

本发明使用DOE颁发的资金号DE-FG36-02GO12026政府资助进行。政府在本发明中有一定权利。

技术领域

本发明涉及植物遗传学领域。更特别地，本发明涉及来自拟南芥基因组与非宿主病原体特别是疫霉种(Phytophthora spp.)和北美大豆猝死综合症病菌(Fusarium virguliforme)的抗性相关区域的核酸分子。本发明还涉及由这些核酸分子编码的蛋白质以及与疫霉抗性相关的核酸标记。此外，本发明涉及这些分子的应用，包括用含有所述核酸分子的构建体转化疫霉和镰刀菌(Fusarium)易感植物以产生具有疫霉和镰刀菌抗性的转基因植物，本发明涉及这些分子、转化的细胞、植物和植物部分在植物育种程序中的应用。

发明背景

大豆[Glycine max L.(Merrill)]是主要的油料种子作物，在世界普遍种植。仅美国就产生世界产量的一半以上。大豆种子通常含有40％蛋白质和20％油，除了人类消耗之外，主要用于牲畜饲料和工业目的。在北美，大豆遭遇由于卵菌病原体大豆疫霉(Phytophthora sojae)所致根和茎腐烂疾病导致的产量降低。大豆疫霉(Kauffman&Gerdemann)是一种卵菌病原体，导致对大豆植物(Glycine max)的根和茎的广泛损害(Zhang et al.,MPMI,19:1302-1310(2006))。由大豆疫霉导致的大豆疫霉根腐病(PRR)的症状包括叶子变黄和枯萎及靠下的茎和枝变褐色(Demirbas et al.,Crop Sci.41:1220-1227(2001))。在美国，每年由于这种疾病所致作物损失价值为大约2-3亿美元(Wrather et al.2001)。每年世界范围内大豆作物损失量为10-20亿美元(Zhang et al.,MPMI,19:1302-1310(2006))。植物对此及其它种类病原体的抗性是大豆种植者的主要问题所在。

抗性通常是指植物防止或者至少削减有害病原体的感染和建群。在天然发生的抗性中可发现不同的机制，由此植物抵挡植物病原性生物体的建群。病原体与宿主之间的特异性相互作用决定了感染的过程(Schopfer and Brennicke(1999)Pflanzenphysiologie,Springer Verlag,Berlin-Heidelberg,Germany)。

关于品种特异性抗性，也称作宿主抗性，在相容与不相容相互作用之间有差别。在相容的相互作用中，在毒性病原体与易感植物之间发生相互作用。所述病原体存活，可以建立繁殖结构，而宿主死亡。另一方面，当病原体感染植物但是其生长在症状微弱发生之前或之后被抑制时，发生不相容的相互作用。在后者的情况中，所述植物对相应的病原体有抗性(Schopfer and Brennick，见上)。在相容和不相容的相互作用中，均发生宿主对病原体的防御性和特异性反应。

然而，在自然界中，这种宿主抗性通常由于病原体的快速进化发展而被克服(Neu et al.(2003)American Cytopathol.Society,MPMI 16No.7:626-633)。相反，非宿主抗性赋予对植物病原体的强力的、广泛的及永久的保护作用。非宿主抗性涉及这样的现象，其中病原体在某些植物物种中可诱导疾病但是在其它植物物种中不诱导疾病(Heath(2002)Can.J.Plant Pathol.24:259-264)。