[发明专利]稻瘟病抗性基因Pi1及其应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种水稻稻瘟病抗性基因Pi1的克隆及其应用。

背景技术

植物在生长的过程中，常常受到多种病原物的侵害，而植物则采取多种防御策略以保护自身，避免受其侵袭。植物中一个最重要的防御机理就是能够识别专性致病微生物的存在并启动自身的防御应答系统。植物对病原菌的识别由抗病基因所介导。因此，对抗病基因产物结构进行分析与研究，是了解植物抗病机制的基础，对于其病害的预防和控制也具有重要的指导意义。

迄今为止，已经从植物中分离了80多个抗病基因。对这些抗病基因的结构和产物的研究发现，虽然寄主植物不同，所对应的病原物也有真菌、细菌、病毒和线虫等差异，但抗病基因的结构和产物却有许多共同的结构特征，如C-端存在富亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat，LRR)，N-端存在核苷酸结合位点(nucleotide binding site，NBS)，亮氨酸拉链(leucine zipper，LZ)，卷曲螺旋结构域(coiled-coil，CC)，跨膜结构域(transmembrane domain，TM)，蛋白激酶(protein kinase，PK)，以及果蝇Toll蛋白及哺乳动物白介素-1受体(Toll andinterleukin-1 receptor，TIR)等。根据它们所编码蛋白的结构特征，可将抗病基因分为7类(Hammond-Kosack & Jones，1997；Dangl & Jones 2001；Iyer &McCouch 2004)。

第一类，毒素还原酶类抗病基因。如玉米抗病基因Hm1，它是第1个被克隆的植物抗病基因，它控制对真菌Cochliobolus carbonum小种1的抗性。Hm1编码的解毒酶能钝化病原真菌所产生的HC毒素，而HC毒素是真菌C.carbonum小种1产生的致病因子，它决定该病菌只能感染玉米的某些基因型(Johal等，1992)。第二类，NBS-LRR类抗病基因。它们编码的蛋白近N端为NBS，而近C端则由LRR组成。如RPS2(Bent et al.，1994)、RPM1(Grant etal.，1995)、I2(Simon et al.，1998)；RPP5(Parker et al.，1997)、N(Doddet al.，2001)、L6(Lawrence et al.，1995)、Mla1(Zhou et al.，2001)、Mla6(Halterman et al.，2001)；水稻的抗病基因如Xa1(Yoshimura et al.，1998)、Pib(Wang et al.，1999)、Pita(Bryan et al.，2000)等。第三类，PK类抗病基因。如番茄Pto基因，其产物是一种位于细胞内的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶，没有LRR结构域(Martin et al.，1993)。第四类，LRR-TM类抗病基因。番茄抗叶霉病不同生理小种的基因Cf-2(Dixon et al.，1996)、Cf-4(Thomas et al.，1997)、Cf-5(Dixon et al.，1998)、Cf-9(Jones et al.，1994)，以及甜菜抗胞囊线虫的基因Hs1^pro-1(Cai et al.，1997)等。第五类，LRR-TM-PK类抗病基因，以水稻抗白叶枯病基因Xa21(Song et al.，1995)为代表。第六类，以拟南芥的RPW8为代表，其编码的蛋白仅含有完整的CC和NBS结构域(Xiao et al.，2001)。第七类，以水稻的xa5基因为代表，其编码的蛋白为一个转录因子(TFIIAγ)(Iyer& McCouch，2004)。