[发明专利]水稻抗褐飞虱基因Bph40及应用

说明书

本发明公开了水稻抗褐飞虱基因Bph40及应用。以LRR为关键词搜索和蛋白质结构预测在日本晴参考基因组中找出26个抗性候选基因，利用全基因组关联分析确定四号染色体上LOC_Os04g08390基因位点为一个抗性关联位点。从5份抗性水稻材料中分离到两种LOC_Os04g08390的候选抗性等位基因类型，分别为232和396。通过遗传转化证实232是一个新的抗褐飞虱基因，命名为Bph40。通过遗传转化，将Bph40基因转入普通水稻品种，能够提高水稻对褐飞虱的抗性，从而减轻褐飞虱产生的危害，达到增产和稳产的目的。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体地说，涉及水稻抗褐飞虱基因Bph40及应用。

背景技术

水稻是一种重要的粮食作物，世界上有超过一半的人以其为主食。同时，它也遭到不同病菌和害虫的侵袭，使水稻生产受到严重威胁。褐飞虱是一种水稻专一性取食的昆虫，是影响水稻产量最严重的害虫之一。通过口针吸食水稻韧皮部汁液造成水稻的直接伤害，同时也可以传播水稻病毒，给水稻造成间接伤害。褐飞虱危害严重时，可以使水稻植株枯死，导致减产甚至绝收，给我国水稻生产造成了严重的威胁。长期以来，褐飞虱的防治主要依靠化学农药。但褐飞虱主要在水稻的茎基部取食，褐飞虱大爆发主要在水稻的灌浆期，此时水稻生长旺盛，将化学农药施加到水稻基部操作困难。由于长期大量使用农药，褐飞虱的抗药性成倍增加。同时，大量使用农药也会对环境造成严重污染。因此，使用化学农药控制褐飞虱会使水稻种植的成本增加，也会引起严重的环境和生态问题。

利用褐飞虱抗性基因培育抗性水稻品种来控制褐飞虱在众多防治策略中被认为是一种最经济节约、环境友好的方法。目前为止，至少34个褐飞虱抗性基因被报道，14个基因被克隆。最早的抗褐飞虱水稻品种IR26含有Bph1基因，在推广种植2-3年后抗性被新的生物型褐飞虱(biotype 2)克服。含有Bph2基因的水稻品种在推广种植后，抗性也迅速的被新的生物型褐飞虱(biotype 3)克服。因此，鉴定发掘新类型的抗性基因和种质资源对于抗褐飞虱水稻新品种选育至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供水稻抗褐飞虱基因Bph40及应用。

本发明通过关键词搜索在日本晴基因组中筛选到26个Bph30-like genes，通过全基因组关联分析(GWAS)找到一个抗性关联位点与日本晴(Nipponbare)基因组中LOC_Os04g08390基因重叠。利用单倍型分析选择5份抗性材料，分离出LOC_Os04g08390的抗性等位基因Bph40。通过遗传转化Bph40基因，使感性水稻出现抗褐飞虱的表型，证实了该基因的功能。

第一方面，本发明提供水稻抗褐飞虱基因Bph40，其为编码如下蛋白质(a)或(b)的基因：

(a)由SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)SEQ ID NO:2所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由(a)衍生的蛋白质。

本发明提供水稻抗褐飞虱基因Bph40，所述基因的cDNA序列如SEQ ID NO:1所示，全长3384bp，ORF全长为3057bp，编码1018个氨基酸。

第二方面，本发明提供含有所述基因的生物材料，所述生物材料包括但不限于重组DNA、表达盒、转座子、质粒载体、病毒载体、工程菌或非可再生的植物部分。

第三方面，本发明提供所述基因或含有所述基因的生物材料在提高植物对褐飞虱抗性中的应用。

本发明中，所述植物为禾本科植物，优选水稻。

第四方面，本发明提供所述基因或含有所述基因的生物材料在植物育种中的应用，其中，所述育种的目的为提高植物对褐飞虱的抗性。

所述应用包括：

1)使植物包含基因Bph40；或