[发明专利]一种水稻稻瘟病抗性基因RMg1或RMg2或RMg3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RMg1或RMg2或RMg3及其应用。

 

背景技术

植物抗病基因是植物与病原菌长期相互作用的结果，在植物的进化过程中扮演着十分重要的角色。自从第一个植物抗病基因Hm1在1992年被Johal和Briggs从玉米中分离以来 (Tanksley et al. 2007；董玉琛，2001)，到目前为止，已经超过50个植物抗病基因从不同的植物中得以克隆和分离，其中主要类型的抗病基因为NBS-LRR结构类型 (Nucleotide-binding site and leucine-rich-repeat，即核苷酸结合位点和富亮氨酸重复蛋白) 的抗病基因；另外还有少部分抗病基因主要为eLRR-TM-pkinase、eLRR-TM、STK等类型。这些抗病基因分别编码对病毒、细菌、真菌、卵菌、甚至线虫和昆虫等的抗性蛋白。

由于植物病害每年给农、林生产带来巨大的损失，合理有效地防治植物病害是保障农、林可持续发展所必须解决的关键问题之一。大量实践证明，开发和利用已有的植物抗病种质资源是防治植物病害的最为有效的方法之一 (Tanksley et al. 2007；董玉琛，2001)。传统的抗病品种培育，通常是将优质高产的品种与抗病性强的材料杂交，然后通过不断的回交选育，最后得到抗病且优质的新品种。尽管这一方法十分有效，但极其耗时，当新品种培育出来之后，可能对病原菌新进化产生的株系或小种表现为感病 (Tanksley et al. 2007)；经典的图位克隆方法利用抗病和感病的品种杂交，然后对大量的分离后代接种病菌、鉴定抗性、遗传作图等，最后在精确遗传定位的基础上进行克隆。这种方法取得了很好的效果，在植物抗病基因的克隆中起到了非常重要的作用 (如抗白叶枯病基因Xa21的分离和利用，Song et al. 1995)，但因其周期长、费时费力、分离和等位性检测较难等原因，不适合大量克隆抗病基因的需要。同时，因抗病基因独特的遗传方式，也使该方法的应用受到了很大的限制。以水稻抗稻瘟病基因为例，该类基因在基因组中通常成簇(gene cluster) 分布 (Wang et al. 1999;Liu et al. 2002; Lin et al. 2007)，在不同品种的同源染色体间的位置和结构也多呈不对称分布，等位关系不明确，拷贝数变异大 (Yang et al. 2007; Ding et al. 2007a; Sun et al. 2008; Li et al. 2010)。这些遗传现象，大大增加了图位克隆的难度，严重影响了抗病基因的克隆效率。

近年来，随着植物抗病及抗病相关基因分子水平研究的突破性的进展，使我们对植物抗病及抗病相关基因的结构、功能、起源、变异及保存的认识有了根本性的变化。即植物抗病基因，主要是一类含有LRR结构域的基因，其中又以NBS-LRR（核酸结合-富含亮氨酸）类型抗病基因为主。由于这些基因在结构与功能上都具有高度的相似性，结合其独特的遗传与进化特征，为快速的克隆与鉴定这些基因提供了便利，也为高效地利用抗病种质资源提供了新的机遇。

水稻 (Oryza sativa) 是世界上最重要的粮食作物之一，同时也是我国最主要的栽培作物之一，但其每年都遭受到严重的病虫害的侵扰，给农业生产带来了巨大的损失。其中，稻瘟病是分布最广、危害水稻最严重的病害之一，严重影响到水稻的产量，全球每年由稻瘟病引起的水稻产量损失占11-30％ (约合1.57亿美元，http://www.fungalgenomics.ncsu.edu)，直接威胁到稻农增收和国家的粮食安全。无论在世界还是在我国，解决稻瘟病难题一直是保障水稻持续生产的一个优先研究的课题。