[發明專利]稻瘟病抗性基因Piym2及其應用

有效

• 申請號: 201210073815.3
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102604974A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 萬建民;雷財林;馬建;程治軍;許興濤;王久林;張欣;郭秀平
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院作物科學研究所
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/12;C12N15/63;C12N15/11;A01H5/00
• 代理公司: 北京知本村知識產權代理事務所 11039
• 代理人: 劉江良

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，具體涉及一種水稻稻瘟病抗性基因Piym2的分離克隆與應用。

背景技術

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全世界一半以上的人口以稻米為主要糧食。稻瘟病是水稻最主要的病害之一，全球每年因稻瘟病造成的稻谷減產達10%～30%，嚴重時達30%～50%，甚至顆粒無收。在我國稻瘟病常年發生面積在380萬畝左右，造成數億公斤的稻谷損失，直接威脅著國家的糧食安全。

培育和利用抗病品種一直被公認為最經濟有效和環境友好的稻瘟病防治措施。但是，由于稻瘟病菌群體結構復雜，加之其致病性易于發生變異，一些潛在的或新產生的致病小種的迅速繁殖，一個抗病品種往往推廣3-5年就發生感病化。廣泛挖掘抗病資源，鑒定和克隆抗病基因，培育廣譜、持久抗病新品種，是當前水稻抗稻瘟病病育種研究工作的當務之急。

隨著分子生物學的快速發展，迄今至少已有70多個水稻抗稻瘟病主效基因被分子定位，分別位于除第3染色體以外的11條水稻染色體上，其中2/3以上位于第6、11和12染色體，且成簇分布。在稻瘟病抗性基因克隆方面，正式報道的已有18個抗性基因，即Pib、Pita、Pi9、Pi2、Piz-t、Pi-d2、Pi-d3、Pi36、Pi37、Pik、Pik-m、Pik-p、Pi5、Pia、Pit、Pish、pi21、Pb1。除Pid2編碼一個絲氨酸/蘇氨酸受體類激酶，Pi21編碼一個富含脯氨酸的蛋白，各自代表一種新的抗性基因類型外，其余的已克隆的16個基因全都屬于NBS-LRR?(Nucleotide?binding?site-Leucine?rich?repeat)?基因家族。

Pib(Wang?et?al.,?1999)?是第一個被克隆的稻瘟病抗性基因，克隆自日本粳稻品種TohokuIL9，位于水稻第2?染色體的長臂末端。它包含有4個內含子，全長cDNA由1個5'非翻譯區(UTR)、1個的開放閱讀框（ORF）和1個3'非翻譯區等組成。Pib?編碼一個由1251?個氨基酸組成的蛋白產物，屬于典型的NBS-LRR類抗病基因。環境條件(如溫度、光照等)的變化可影響Pib的表達。

Pita?(Bryan?et?al.,?2000)?克隆自日本粳稻品種Yashiro-Mochi，位于水稻第12染色體近著絲點區域。它包含2個外顯子和1個的內含子，編碼一個由928?個氨基酸組成的質膜受體蛋白，包含NBS結構域和富亮氨酸結構域?(LRD)。Pi-ta?抗感位點編碼的產物只有一個氨基酸的差異，即918位的丙氨酸變為絲氨酸。Pi-ta介導的抗性可能是Pi-ta蛋白與AVR-Pita蛋白互作的結果，但需要一個與之共分離的單顯性基因Ptr(t)的參與(Jia?et?al.,?2008)。

Pi9?(Qu?et?al.,?2006)、Pi2和Piz-t?(Zhou?et?al.,?2006)?均位于第6染色體短臂近著絲粒區，都屬于NBS-LRR類基因，但它們的2個內含子分別位于NBS區之前和LRR區之后，而不像其他NBS-LRR基因的內含子位于NBS區的激酶2的N端。Pi?2與Pi?z-t高度同源，兩者僅有八個氨基酸不同，分布在3個保守的LRR結構區內，顯示了LRR結構區與基因的小種專化性有關。

Pi-d2?(Chen?et?al.,?2006)和Pi-d3?(Shang?et?al.,?2009)?都克隆自我國秈稻品種地谷。Pi-?d2位于第6染色體短臂近著絲粒區，編碼一個絲氨酸/蘇氨酸蛋白受體激酶，其抗感差異由單堿基突變造成的，即第441氨基酸由異亮氨酸(I)突變為甲硫氨酸(M)。Pi-d3位于第6染色體長臂的近著絲粒區，含有2?個外顯子，編碼一個由923?氨基酸組成的蛋白，產物含有NBS-LRR結構域和MHD基序。其抗感差異也是因一個單堿基突變造成的，即抗病品種的LRR結構域的第2208位核苷酸處C在感病品種中突變為T，造成編碼蛋白的提前終止。