[发明专利]水稻抗病相关基因及其编码蛋白与获得一种提高水稻广谱抗病性品系的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水稻基因工程技术领域，具体是从水稻日本晴中克隆出OsMOS基因全长cDNA。通过水稻遗传转化，获得OsMOS基因过表达转基因植株，分别对转基因植株及非转基因植株进行白叶枯病抗病性分析及水杨酸含量的测定。结果表明OsMOS基因与水稻广谱抗病性能显著相关。

背景技术

水稻不仅是重要的粮食作物，还是植物分子生物学研究领域中的重要的模式生物。在水稻生产过程中，由于受稻瘟病、纹枯病、白叶枯病等病害的影响，一直是粮食生产面临的一个重要难题。在现行防治条件下，全国平均每年因各种稻病造成稻谷减产达200亿公斤。目前生产上仍然主要以农药防治为主，但是使用农药防治病害有一定农药残留，影响到粮食安全，并且有些水稻的病毒病，目前没有特效农药防治，病害一旦发生将使水稻减产10%-20%。水稻的病害给生产上带来巨大的损失，直接影响到国家的粮食安全。

因此，研究和防治水稻病害具有十分重要的意义。实践证明培育和利用抗病品种是解决上述问题最经济而有效的方法。传统的抗病育种由于需要抗病种质资源的长期保存、周期性的繁殖和鉴定，必然耗资多、工作量大，而且还不可避免地伴随着部分种植资源的丢失；即使获得新的抗源，植株水平的杂交重组也存在新抗病性状与不良性状同时引入的问题，从而很难摆脱育种周期长、抗性亲本缺乏及效率低的窘境,很难得以推广。而通过基因工程改良的目前往往大多是使用一些专化的抗病基因(R基因)来改良和提高植物的抗病性能。但是这种特异的抗性基因经常会随着病原菌小种的变异而失去抗性。

植物在长期进化过程中，为了抵抗病原微生物的侵害，植物体内存在着可诱导的抗病反应，包括SAR(System Acquired Resistance系统获得抗性)和ISR（Induced Systemic Resistance 诱导系统性抗性）。SRA途径是目前研究最多的途径。植物病原  侵染后，非侵染部位在一段较长时期内都保持着对这种病原及一些其它病原的增强抗性，即系统获得性抗性(systemic acquired Resistance，SAR,)或广谱抗性。控制这种SAR的一个关键基因是NPR1(non-expresser of PR genes)。NPR1基因编码一个锚定蛋白重复序列蛋白（ankyrin repeat），于1997年在模式生物拟南芥中克隆并报道。NPR1正调控拟南芥中的SAR反应，在拟南芥中过量表达NPR1后，可明显增强拟南芥对病原微生物的抗性，而NPR1的缺失会导致PR基因不表达，以及植株SAR抗性的丧失。目前拟南芥中又克隆了MOS，SNC1，NPR4等一系列控制植物SAR反应的关键基因。SNC1 (suppressor of npr-1，constitutive，1），是一类TIR-NBS-LRR类型广谱抗病基因，在拟南芥中已经克隆并已报道。MOS (modifier of scn1）是SAR信号通路中的另一重要广谱抗性基因，编码一个含Nup96的核孔蛋白。在MOS3过表达的拟南芥中，植株体内水杨酸的含量明显提高并诱导相应病程相关蛋白PR1和PR2的表达，从而增强植株对各种病原微生物的抗病性能。然而，但目前在水稻中还未见报道OsMOS，本发明发现对于水稻中的OsMOS（modifier of scn1 in rice），与拟南芥中的MOS3相比，具有相似的序列，都含有一个Nup96的核孔蛋白，控制着物质与信息的出核与入核运输，同时表现出对各种病原菌的广谱抗性。

发明内容

发明目的：

本发明利用重叠PCR技术（overlap PCR）首次在水稻日本晴中分离克隆出一个广谱抗病相关基因OsMOS 基因cDNA全长所述基因序列和蛋白序列如序列表SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示。

本发明利用基因工程方法, 通过使目的基因过表达,构建了OsMOS过表达载体。提供了一种较佳的实施方案，使所述基因在相关表达载体中高效表达。

本发明提供了转化上述表达载体宿主细胞的一套较佳的遗传转化实施方案。

本发明涉及克隆及分析一种OsMOS 基因的cDNA全长。该基因提高水稻自由态水杨酸的含量并赋予水稻对白叶枯病引起的病害产生抗性。从而鉴定该基因在抗病反应中的所起的作用，为利用该基因培育水稻广谱抗病性能奠定基础。