[发明专利]来自烟草的新的水杨酸诱导型基因和启动子

说明书

                  发明领域

本发明致力于植物的病原体抗性领域，尤其是通过新的水杨酸诱导型基因和启动子赋予植物病原体抗性，和包含该可诱导型基因和启动子的载体、宿主和细胞。本发明还涉及包含这些基因的植物，和由此显示对真菌病原体的易感性降低的植物。此外，本发明致力于该启动子作为病原体诱导型启动子，驱动赋予植物宿主以病原体抗性的基因表达的用途。本发明还致力于该启动子因水杨酸(SA)或SA类似物处理(而非SA的普通诱导)而诱导表型特征表达的使用。

                  技术背景

当宿主植物受到病毒、细菌、或真菌病原体攻击时，它以许多方式做出应答。推测大多数应答是通过消除或限制病原体、并限制病原体引起的损害来保护植物的。在某些情况中，防卫尝试是不成功的，病原体进行复制并通过植物进行传播，通常引起宿主受损甚至死亡。甚至在病原体成功感染的那些情况中，植物也发生防卫应答，但是通常太小或太慢。

植物建立针对病原体攻击的抗性的两种机制，即过敏反应(HR)和全身获得性抗性(systemic acquired resistance,SAR)，已经被广泛研究。HR在自然条件下是非常特异的，而且限于特定病原体种类(pathovar)和特定植物品种之间，似乎遵循基因-基因的对应关系(Flor,Ann.Rev.Phytopathol.9:275-296,1971)。即病原体的单个显性基因在携带相应显性抗性基因的植物上引起过敏反应。

作为过敏反应的结果，植物进入防卫能力增强状态，称为SAR(全身获得性抗性)，并保护植物免受原本有毒性的病原体的感染。

关于过敏反应和SAR发展涉及的信号途径的理解是贫乏的。早期研究显示，水杨酸(SA)在局部和全身都积累至显著水平。还有，用水杨酸处理植物，增加了PR基因的表达水平和植物对病原体的抗性，说明SA在建立SAR中发挥至关重要的作用(见Ryals,Plant Cell8:1809-1819,1996)。

SA重要性的更确凿证据来自携带恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)的nahG基因的转基因植物。nahG的基因产物使SA羟基化，并使之失活。由于病原体在初始感染位点生长并传播，所以nahG转基因烟草和拟南芥植物建立有效的过敏反应的能力受到削弱(Gaffney等人，Science 261:754-756,1993；Delaney等人，Science266:1247-1250,1994)。nahG转基因植物在建立SAR应答中也是有缺陷的。

然而，显然存在诱导过敏反应的其它途径，而且nahG在烟草中的过量表达并不危及对Cf9或Cf2植物用分别包含Avr9和Avr2的黄枝孢(Cladosporium fulvum)品种攻击后发生的过敏反应(Hammond-Kosack&Jones,Plant Cell 8:1773-1791,1996)。

关于SA在植物疾病信号传导中的作用的综述，可以参阅Durner等人，Trends Plant Sci.2,266-274,1997；Chasan,Plant Cell7:1519-1521,1995；Klessig和Malamy,Plant Mol.Biol.26:1439-1458,1994；和J.Malamy和D.A.Klessig,The Plant J.2:643-654,1992。

已显示SAR状态与烟草中至少16种基因的协同表达相一致(Ward等人，Plant Cell 3:1085-1094,1991)，这些基因包括编码PR蛋白质的那些基因(回顾见J.F.Bol和J.A.Van Kan,Microbiol.Sci.5(2):47-52,1988和D.J.Bowles,Annu.Rev.Biochem.59:873-907,1990)。