[发明专利]一种调控拟南芥抗虫的蛋白及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了凝集素类受体激酶LecRK‑IX.1作为调控拟南芥抗虫的蛋白的应用，降低该蛋白编码基因的表达或敲除该蛋白编码的基因可导致感虫拟南芥具有高抗烟粉虱功能，从而可以培育高抗烟粉虱拟南芥，所述基因及其编码蛋白可以应用于植物遗传改良。

技术领域

本发明属于分子生物学领域，具体涉及一种调控拟南芥抗虫的蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

烟粉虱Bemisiatabaci(Gennadius)是一种世界性的害虫，广泛分布于除南极洲外各大洲。寄主范围广泛，基本上涵盖热带与温带栽培的农作物。危害严重，种群密度高，取食量大，且在吸食寄主植物的过程中，产生大量的蜜露，诱发煤污病，严重影响作物的光合作用。另外，烟粉虱是各种不同的植物病毒的主要传播媒介，从而引起寄主畸形萎缩、叶片失绿、枯萎。而且它是世界上危害最大的入侵物种之一，在入侵过程中对多个国家和地区的重要农作物造成毁灭性危害。

虽然目前化学防治手段对烟粉虱的防控还算有效(大爆发年份除外)，但却为此付出了高昂的经济与生态成本。过度地依赖与使用农药使烟粉虱产生抗药性。例如，2010年我国烟粉虱各地不同的种群对新烟碱类药物产生了中到高水平的耐药性，其中吡虫啉(28-1900倍)，噻虫嗪(29-1200倍)(Wang，2010)。到2018年烟粉虱对噻虫嗪的抗性继续爬升到(192-1040倍)(Chen，2018)。

利用抗性遗传机制培育抗虫作物品种是农业害虫综合防治中最为经济有效的方法。但是对烟粉虱抗性相关基因的研究还有很多未知的领域需要探索。随着人类进入后基因组时代，全面开展功能基因组研究已成为生命科学研究的前沿领域。由于拟南芥的转基因技术相对容易，并且与其它双子叶作物基因组具有共线性，因而被视做模式植物，对其开展研究对社会经济发展和生物学研究具有重大的参考与实践意义。目前，拟南芥基因组精细遗传图和物理图谱已完成，为进一步以拟南芥作为模式植物进行功能基因研究奠定了坚实的基础。利用拟南芥作为模式植物继续深入筛选与研究抗源材料、寻找新的抗性相关基因，并对其相关基因进行定位与克隆，对研发新的具有高抗性基因材料的作物品种具有非常重大的意义。

植物凝集素类受体激酶(lectinrecepter-likekinases，LecRK)是植物类受体蛋白激酶中的一大类亚家族，在植物生理反应过程中扮演了极其重要的角色，如调控生长发育和抵御病原体侵袭，主要通过胞外结构域来感受不同的外界刺激，并通过胞内的激酶特性，将胞外的信号转化为胞内信号，调节细胞的生理生化反应。在拟南芥中目前发现的LecRK有75种，可分为三类：G型(32种)，C型(1种)和L型(42种)。其中G型LecRK在自我杂交不亲和中扮演重要角色。C型LecRK在哺乳动物中大量存在并参与病原体识别和免疫应答，是一种依赖Ca²⁺行使功能的蛋白，但在植物中很少存在，在拟南芥中目前只发现一种。L型因其胞外受体域与普遍存在于豆科植物种子中的一种可溶性的凝集素蛋白极其相似而得名，这类L型LecRK还不为人所了解。

LecRKs基因家族中的LecRK-IX.1(At5g10530)启动子区含有光应答元件、ABA应答元件、GA应答、干旱应答、热激应答、损伤应答、厌氧应答、激活子应答、胚乳表达、乳糖表达、玉米醇溶蛋白等顺式作用元件，没有防御及胁迫应答元件，说明它不是主动应答防御及胁迫。LecRK-IX.1(At5g10530)在拟南芥不同生长时期表达量变化不大，而且表达量低，说明这两个基因很可能受某些因素诱导表达，尤其是受病原体和逆境诱导表达，有作为抗病基因的潜力。文献报道了LecRK-IX.1(At5g10530)高表达的时候，表现出疫霉菌抗性(WangY,CordewenerJHG,AmericaAHP,etal.ArabidopsislectinreceptorkinasesLecRK-IX.1andLecRK-IX.2arefunctionalanalogsinregulatingPhytophthoraresistanceandplantcelldeath[J].MolecularPlant-MicrobeInteractions,2015,28(9):1032-1048.)，进一步明确LecRK-IX.1(At5g10530)是一个抗病基因。