[发明专利]农杆菌介导马铃薯转hrap基因获得抗病性表达的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用农杆菌介导在马铃薯中引入hrap基因获得抗病性表达的方法。

背景技术

马铃薯是世界第4大重要粮食作物，同时也是菜、饲、加工和工业原料作物。现在全球种植马铃薯的国家有148个，总产量3亿吨。国际马铃薯中心(CIP)的研究表明，在世界范围内对马铃薯的需求到2020年将有望增长20％，超过水稻、小麦、玉米的增长；届时发展中国家对马铃薯的需求将是2000年的两倍。

我国在地理气候条件方面具有生产马铃薯的得天独厚的优势。我国马铃薯常年种植面积约470万hm²，总产量超过七千万吨。产量和面积分别占全球的五分之一和四分之一，居世界第一位。我国加入世贸组织后，水稻、小麦、玉米和大豆等作物的国际市场竞争力日趋减弱，而马铃薯却以其产量高、成本低等特点显示出强劲的优势和发展潜力。然而，应该看到，我国虽然是马铃薯生产大国之一，但用于加工的马铃薯占总产量的比例很低(还不到5％)，而美国、法国、荷兰占60％-80％左右，加工后的马铃薯比鲜薯增值10-30倍。现在用于加工的马铃薯品种主要是外国品种，但这些品种的抗病能力很差，尤其是抗晚疫病能力；而另外一些商品价值较高的特早熟品种也存在同样的问题。马铃薯晚疫病是限制马铃薯生产的毁灭性病害之一，全球每年因该病损失约170亿美元，我国约10亿美元左右。国际马铃薯中心(CIP)将马铃薯晚疫病列为优先研究项目，成立了研究协作网，加强了对该病的研究。最初，育种学家从马铃薯野生种源中寻找抗病基因。然而马铃薯是同源四倍体作物，用常规育种方法改良品种，由于生殖障碍、育种周期过长、过程复杂等原因难以直接利用。同时野生种的垂直抗性基因由于病原小种变异快而易失去抗性；水平抗性基因单独不足以有效地抵抗晚疫病的侵袭，并且易受环境条件的影响而导致晚疫病的大流行。马铃薯染病后品质降低，薯形差，造成商品薯率低，远远满足不了加工和市场的需求，同时影响了经济效益和薯农的积极性，制约了生产和加工能力的发挥。

植物基因转化是近20年来随着DNA重组技术、基因遗传转化技术及植物组织培养技术发展而来的生物技术。近年来，随着对植物抗病反应机制及病原菌致病机理的深入研究，抗真菌和细菌病害基因工程取得了一些突破性进展，发现了若干与植物防卫反应有关的蛋白因子，成为目前通过遗传工程手段开发植物抗病新资源的物质基础。在马铃薯抗病基因工程育种中也大量使用了与这些病程相关(PR)的蛋白基因，如LIU等，ZHU等和李汝刚等分别报道了烟草Osmotin蛋白转基因马铃薯植株可以推迟晚疫病病斑出现时间，降低晚疫病的侵染频率，赋予叶片抗晚疫病的能力。李汝刚等报道，HarpinEa基因的组成型表达和诱导型表达均赋予转基因马铃薯植株抗晚疫病的能力。金红等人将从非洲甜菊中分离出来的类甜蛋白基因(tlp)及其紧密连锁的抗除草剂bar基因以农杆菌介导法导入马铃薯中，经晚疫病菌游离孢子接种离体抗性分析，转基因株系表现出对晚疫病的明显抑制作用并对症状发生有延迟作用。扬希才等人用avrD和elicitin基因分别转化的转无毒基因马铃薯植株都具有较明显的对晚疫病菌侵染的抗性。