[發明專利]水稻avrXa27基因對Xa27的誘導賦予抗水稻白葉枯病菌的廣譜抗性和抗水稻細菌性條斑病菌的增強抗性

有效

• 申請號: 200880006590.1
• 申請日: 2008-01-08
• 公開（公告）號: CN101621921A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 尹中朝;田冬生
• 申請（專利權）人: 淡馬錫生命科學研究院有限公司
• 主分類號: A01H5/00
• 分類號: A01H5/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 韓威威;左 路

相關申請的交叉引用

本發明主張2007年1月29日提交的美國臨時專利申請60/897,864的 優先權。每件申請以引用方式納入本文。

發明背景

一般而言，本發明涉及改造植物對細菌性病害的增強和廣譜抗性的植 物分子生物學和遺傳學方法。

本文用于闡述本發明背景的出版物和其他材料，特別是提供實施附加 細節的例子以引用方式納入本文，為方便起見，在下文中按作者和日期進 行引用，并在所附參考書目中按作者的字母順序進行排列。

水稻白葉枯病菌(Xanthomonas?oryzae?pv.oryzae)引起的水稻(Oryza sativa)白葉枯病(bacterial?blight)是世界上最具破壞力的細菌性病害之一 (Mew，1987)。水稻白葉枯病菌通過排水器進入感病品種，在上皮繁殖，隨 后遷移到木質部導管，引起整株感染(Ronald，1997)。抗病品種中無毒小種 的生長減緩表現為細菌群體下降、病斑形成減少、防御基因表達活化、毗 鄰無毒細菌細胞的細胞壁和質膜改變(Young等人，1996；Gu等人，2005)。

細菌性條斑病(bacterial?leaf?streak)是另一種由水稻細菌性條斑病菌 (Xanthomonas?oryzae?pv.oryzicola)引起的水稻細菌性病害，它是水稻種植國 家面臨的新問題(Nino-Liu等人，2006)。水稻細菌性條斑病菌主要通過氣孔 進入葉片，在氣孔下腔內繁殖，隨后在薄壁組織的細胞間隙建群(Nino-Liu 等人，2006)。與水稻白葉枯病菌一樣，水稻細菌性條斑病菌也可通過傷口 進入植物，但只限于葉肉組織的質外體，不侵入木質部(Ou，1985)。水稻細 菌性條斑病菌從葉片的天然開口處呈鏈狀或帶狀溢出，或在潮濕條件下呈 小珠狀溢出，這是細菌性條斑病的典型癥狀(Nino-Liu等人，2006)。

使用抗病品種是控制白葉枯病最經濟有效的方法(Ogawa，1993)。水稻 和水稻白葉枯病菌之間的小種專化性互作被認為遵循了經典的基因對基因 概念(Flor，1971)。植物抗性(R)基因產物識別可能由病原菌的無毒(Avr)基因 編碼的激發分子或與其互作，導致級聯防御反應的活化，有效抑制病原菌 的侵入。目前，已從水稻鑒定出24種以上抗水稻白葉枯病菌的R基因或位 點，其中大多數提供完整的小種專化抗性(Kinoshita，1995；Lin等人，1996； Zhang等人，1998；Khush和Angeles，1999；Gao等人，2001；Chen等人， 2002；Yang等人，2003；He等人，2006)。已通過圖位克隆分離出4種顯 性R基因即Xa21(Song等人，1995)、Xa1(Yoshimura等人，1998)、Xa26(Sun 等人，2004)和Xa27(Gu等人，2005)和2種隱性R基因xa5(Iyer和McCouch， 2004)和xa13(Chu等人，2006)。

很少開展關于細菌性條斑病控制方法的研究。和白葉枯病一樣，實際 上宿主的遺傳抗性是細菌性條斑病最重要的控制措施，但到目前為止只局 限于數量抗性(Gnanamanickam等人，1999；Sheng等人，2005；Tang等人， 2000)。

與其他從雙子葉植物分離的R基因不同的是，從水稻分離的白葉枯病 抗性R基因編碼差異極大的產物。Xa21和Xa26編碼受體樣蛋白(Song等人， 1995；Sun等人，2004)。Xa21推定激酶結構域的生化分析揭示Xa21編碼 可在多個位點催化自身磷酸化的功能性絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶(Liu等人， 2002)。Xa1基因產物含有核苷酸結合位點(NBS)和富含亮氨酸重復區域 (LRR)，它是植物R蛋白最大類中的成員(Yoshimura等人，1998)。xa5基因 編碼轉錄因子IIA(TFIIA)的γ亞基，它是一個真核轉錄因子，沒有先前已知 的抗病作用(Iyer和McCouch，2004)。xa13基因編碼MtN3樣蛋白(Chu等 人，2006)。該基因的顯性等位基因在疾病易感性和花粉發育中可能都發揮 作用(Chu等人，2006)。新近分離的Xa27基因編碼一種新蛋白，它與水稻 以外的生物的蛋白質沒有明顯的序列同源性(Gu等人，2005)。