[發明專利]水稻抗白葉枯病基因Xa2、Xa14和Xa45(t)及其應用

有效

• 申請號: 202010143798.0
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111349632B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 陳功友;紀志遠;徐正銀;朱章飛;鄒麗芳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明涉及三種水稻抗白葉枯病基因Xa2、Xa14和Xa45(t)及其應用，屬于基因工程技術領域。Xa2、Xa14和Xa45(t)基因抗含有典型TALE蛋白編碼基因的白葉枯病菌，不抗含有iTALE編碼基因的白葉枯病菌小種。Xa2、Xa14和Xa45(t)基因轉入感病品種中可使水稻由感病轉變為抗病。轉入Xa2、Xa14和Xa45(t)基因的水稻植株沒有明顯的農藝性狀變化。Xa2、Xa14和Xa45(t)基因可用于抗白葉枯病水稻育種。

技術領域

本發明屬于基因工程領域，尤其是涉及三種水稻抗白葉枯病基因Xa2、Xa14和Xa45(t)及其應用。

背景技術

水稻白葉枯病由稻黃單胞菌稻致病變種(Xanthomonas oryzae pv.oryzae，Xoo)引起，是一種重要的水稻細菌病害，世界各地水稻產區均有發生，常年可導致減產20％-50％，嚴重時絕產。培育和種植抗病品種是防治白葉枯病最經濟、最有效和最綠色的措施。

白葉枯病菌和水稻間相互作用，是一場軍備競賽。水稻不同品種對白葉枯病菌侵染抗性不同，至今從水稻不同品種和材料中鑒定了四十多個抗病(R)基因，但僅有少數抗病基因被分離和克隆，有些是顯性抗病基因，如Xa1、Xa4/Xa26、Xa10、Xa21、Xa23、Xa27等，有些是隱性抗病基因，如xa5、xa13和xa41(t)等。水稻隱性的抗病基因的等位基因是感病(S)基因。多數R基因，例如Xa2、Xa14和Xa45(t)等，至今未被克隆。這些R基因對應白葉枯病菌含有匹配的無毒基因(avr)的小種，表現為水稻和病原菌間的“基因-對-基因”互作關系。就白葉枯病菌的avr基因而言，目前克隆和鑒定的avr基因的產物均為轉錄因子類效應物(Transcription activator-like effector，簡稱TALE)。病原菌通過三型分泌系統將TALE蛋白轉運注入水稻細胞核中，結合在水稻R或S基因的啟動子上，結合的DNA序列稱為EBE(Effector-binding element)，激活R或S基因表達，從而導致水稻表現為抗病或感病。研究發現，白葉枯病菌TALE蛋白有兩種類型，一是典型結構特征的TALE蛋白，其特征是：N-端280氨基酸(aa)含有分泌和轉位信號；中間部分是由34aa的重復單元構成的重復區(CRR)，每個TALE蛋白重復區的重復單元數不一樣，每個重復單元的12和13位aa高度變異，其他均相同；12和13位高度變異的氨基酸殘基稱之為RVD，每個RVD結合1個DNA堿基，決定與水稻靶標基因的專一性；CRR后在C-端有3個核定位信號(NLS)和1個酸性轉錄激活域(AD)。另一是非典型結構特征的TALE蛋白，也稱為iTALE，其特征是：N-端缺少58個氨基酸；中間重復區后的C-端僅有1-2個核定位信號(NLS)，缺少AD域。典型TALE蛋白可以激活Xa1抗性，而iTALE蛋白抑制Xa1抗性，具體機制不詳。因此，克隆水稻中與TALE或iTALE對應的其他未克隆的R基因，可能是培育廣譜抗白葉枯病育種的一種有效途徑。

鑒定水稻抗病基因與白葉枯病菌TALE間的對應關系，有助于深入揭示水稻感病機理以及水稻與病原菌間的互作機制，進一步的選育或者培育相關的抗性品種，不僅更好地控制白葉枯病的為害，同時對水稻基因功能和水稻抗病育種都具有重要的育種價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題為：如何提供水稻抗白葉枯病相關基因，克服現有水稻抗性資源的不足，以便進一步選育或者培育相關的抗性品種，更好地控制和降低白葉枯病菌對水稻的危害。

基于上述技術問題，本發明提供的技術方案是：提供三種水稻抗白葉枯病基因Xa2、Xa14和Xa45(t)及其應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

水稻抗白葉枯病基因Xa2，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。

水稻抗白葉枯病基因Xa14基因，其核苷酸序列如SEQ ID No.3所示。

水稻抗白葉枯病基因Xa45(t)基因，其核苷酸序列如SEQ ID No.5所示。