[发明专利]水稻稻瘟病抗性基因Pike及其应用

说明书

技术领域

本发明属于水稻抗病育种领域，涉及一种水稻稻瘟病抗性基因Pike的克隆及其编码蛋白与应用，还涉及根据该基因产生的功能性分子标记及应用。

背景技术

水稻是我国乃至全世界的重要粮食作物，几乎是我国一半人口的主食，水稻在实现全球粮食安全中起着非常重要的作用。水稻产量受多种病虫害的影响，常见的水稻病害有细菌性条斑病、稻瘟病、胡麻叶斑病、纹枯病、黄矮病、白叶枯病和恶苗病等，其中稻瘟病、白叶枯病和纹枯病被称为水稻的三大重要病害。由水稻稻瘟病菌Magnaporthe oryzae引起的水稻稻瘟病是一种真菌性病害，可以在水稻的各部位以及生育期的各阶段发病，具有爆发频率高、发生范围广、传播速度快、危害严重等特点，在我国乃至全世界各稻区常年均有发生，导致水稻各稻区大面积减产甚至绝收。利用水稻的抗病基因识别病原物、并启动自身的防御应答系统，是水稻防止稻瘟病菌侵袭的重要策略之一。因此，抗病基因的定位与克隆、抗病基因产物的结构分析与研究，对水稻病虫害的预防和控制具有指导意义。

目前，随着分子生物学的快速发展，至少有100多个水稻抗稻瘟病主效抗性基因已经被报道，除了水稻第3染色体外，其余11条染色体上均被鉴定到有主效抗性基因位点，并且在水稻第6、11、12染色体上含有多个稻瘟病抗性位点，并且抗性基因在Pita、Pi9和Pik基因位点成簇存在。迄今，至少有Pi37、Pit、Pi35、Pish、Pib、pi21、Pi36、Pi9、Pi2、Piz-t、Pi-d2、Pi-d3、Pi5、Pik、Pikm、Pik-p、Pb1、Pi1、Pikh、Pia、PiCO39、Pi-ta和Pi54等23个抗稻瘟病基因已经被克隆。

通过对已克隆的抗病基因研究发现，编码NBS-LRR类抗病蛋白的抗病基因是植物抗病基因中最大的一类抗病基因，此类抗病基因的蛋白类似于胞内受体，蛋白质N-端为核酸结合位点(nucleotide binding site，NBS)，蛋白质C-端为富含亮氨酸重复区(leucine-rich repeat，LRR)。根据NBS-LRR类抗病蛋白N末端的结构特点，该类基因分为TIR(ToIl/IL-1受体)-NBS-LRR类型和CC-NBS-LRR类型。目前，TIR(ToIl/IL-1受体)-NBS-LRR类抗病基因只在双子叶植物中发现。植物中已定位的抗病基因多数属于CC-NBS-LRR类抗性基因，此类基因在单子叶植物和在双子叶植物中均有存在。

在NBS-LRR类抗病蛋白中，NBS结构域比较保守，LRR结构域变异较丰富。NBS结构域包含3个高度保守的功能基序(激酶1a、激酶2a和激酶3a基序)，它们与ATP或GTP结合后获得能量用于抵抗病原菌。不同抗病基因的LRR结构域在重复序列的长度、数目和位置上有较大差别。Kajava认为LRR结构域与稻瘟病菌的识别有关，LRR被推测为抗病基因产物直接或间接与病原菌无毒基因编码产物相互作用的部位。Jia等证明了Avr-Pita蛋白与Pita蛋白的LRR结构域能特异性结合。近期研究证明，马铃薯的Rx基因的CC结构域和NBS结构域决定其抗病特异性。马铃薯的Rb基因的CC结构域参与病原菌的特异性识别。Kanzaki等证明了Avr-Pik蛋白与Pik-1蛋白的CC结构域能特异性结合，Zhai等报道了Pikh-1蛋白的CC结构域可以与Pikh-2蛋白和无毒基因蛋白AvrPik-h直接进行互作，说明Pikh-1蛋白的CC结构域参与了对病原菌的特异性识别。因此，在不同的抗病基因中，对病原菌特异性识别起决定性的作用结构域可能不同。

发明内容

本发明的首要目的在于提供水稻稻瘟病抗性基因Pike-1和Pike-2。

本发明的另一目的在于提供上述水稻稻瘟病抗性基因Pike-1和Pike-2编码的蛋白。

本发明的再一目的在于提供根据上述基因Pike-1和Pike-2的DNA序列开发的功能性分子标记。

本发明的目的还在于提供上述基因、蛋白或分子标记的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：