[發明專利]水稻抗褐飛虱基因及其應用

有效

• 申請號: 200910076514.4
• 申請日: 2009-01-06
• 公開（公告）號: CN101463354A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 何光存;杜波;張維林;祝莉莉;陳榮智
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/63;C12N5/10;C12N1/15;C12N1/19;C12N1/21;C07K14/415;C12Q1/68;A01H5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 王朋飛

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域，具體涉及一種水稻抗褐飛虱基因Bph14，同時還涉及該基因在水稻及水稻種子抗褐飛虱中的應用。

背景技術

水稻是一種重要的糧食作物，世界上有超過一半的人以其為主食。同時，由于水稻基因組精細遺傳圖和物理圖譜已完成，其轉基因技術相對容易，并且與其它禾本科作物基因組具有共線性，因而被視做模式植物。隨著包括水稻在內的多種生物基因組測序的完成，人類開始進入后基因組時代。全面開展功能基因組研究已成為生命科學的前沿領域。因此水稻功能基因的研究對社會經濟發展和生物學研究具有重大意義。

糧食安全問題，是全世界人民面臨的挑戰。50、60年代的矮化育種和70年代的雜交水稻培育兩次科技革命使水稻產量大幅度提高。但近幾十年來水稻受到大面積的病蟲為害，使水稻生產受到威脅。褐飛虱是我國水稻生產中的主要害蟲，其成蟲和若蟲以口針刺吸水稻汁液，引起黃葉或枯死，導致減產或絕收。據中國農業年鑒記載，1966、1969、1973、1977、1983和2003年全國性大發生，1987、1991、2005、2006和2007年全國性特大發生，褐飛虱危害面積達到水稻總面積的50％以上，給我國水稻生產造成了嚴重的損失。由于褐飛虱的危害多發生在水稻成熟灌漿期，此時大量使用殺蟲劑，對稻谷的污染也是非常嚴重的問題。

利用抗褐飛虱基因培育抗蟲水稻品種是褐飛虱綜合防治中最為經濟有效的方法。國際水稻研究所(IRRI)的研究結果和東南亞的水稻生產實踐證明，即使是只有中等抗性水平的水稻品種，也足以將褐飛虱的群體控制在造成危害的水平以下，不至于對水稻造成實際的危害和產量損失。因此，挖掘水稻抗褐飛虱基因并在水稻育種項目中應用是防治水稻褐飛虱的根本措施。

水稻抗褐飛虱基因的研究始于上世紀70年代初。至今已命名了19個主效抗蟲基因(具體綜述見Yang?HY等，2004?High-resolution?genetic?mappingat?the?Bph?15?locus?for?brown?planthopper?resistance?in?rice.Theor?Appl?Genet.110：182-191)。其中，Mudgo、CO22和MTU15三份材料的抗性受到一個顯性基因的控制，該基因被命名為Bph1，而另一個與Bph1緊密連鎖的隱性基因bph2控制著ASD7的抗性。Lakshminarayana和Khush在對28個品種的遺傳學研究中發現Rathu?Heenati攜帶一個顯性抗褐飛虱基因Bph3，這一基因獨立于Bph1遺傳，此外Babawee中有一個隱性基因bph4，這個基因也獨立于bph2遺傳。Sidhu和Khush發現Bph3與bph4是緊密連鎖的，bph4還與半矮化基因sd-1連鎖。Khush等對ARC10550的遺傳分析證明它含有隱性基因bph5。Kabir和Khush在對17份抗生物型4但對其它三種生物型敏感的材料的研究中發現，Swamalata、T12分別含一個抗蟲基因，命名為Bph6和bph7。bph8、Bph9的發現與其它幾個基因類似，隱性基因bph8與bph2、bph4不等位，顯性基因Bph9與Bph3、Bph4不等位。上述抗褐飛虱基因中，bph5、Bph6、bph7褐飛虱抗生物型4，而對生物型1、2、3均表現為敏感。野生稻資源中有大量的抗褐飛虱材料。1994年Ishii等從澳洲野生稻(O.australiensis)的一個轉育系IR65482-4-136-2-2中鑒定出一個新的顯性抗褐飛虱基因Bph10，這個基因抗褐飛虱生物型1、2、3。從O.eichinger中鑒定出Bph11。帶有褐飛虱基因的水稻能抑制褐飛虱的取食、生長發育和繁殖，從而達到抗蟲的目的(Hao?PY等，2008?Herbivore-inducedcallose?deposition?on?the?sieve?plates?of?rice：an?important?mechanism?for?hostresistance.Plant?Physiology?146：1810-1820)。但是，至今尚未克隆到水稻的抗褐飛虱基因。