[发明专利]Phacosporacea抗性大豆植物

说明书

本发明涉及在转基因植物和/或植物细胞中，增加对Phacosporaceae科的真菌病原体的抗性的方法。在这些植物中，乙烯信号传递通路和/或乙烯信号化合物的活性被改变。相比野生型植物和/或野生型植物细胞，这是通过在这些植物中诱发乙烯信号传递通路来实现的。根据特定信号化合物的激活或抑制功能，可以使用关联基因过表达或敲低。

此外，本发明涉及具有增加的对Phacosporacea科真菌病原体例如大豆锈菌抗性的转基因植物和/或植物细胞，以及包含与编码功能性乙烯信号化合物的序列或其片段相同或同源的序列的重组表达载体。

农作物的耕种主要用于生产人和动物的食品。特别是当今惯例的单种作物栽培对疾病的流行性传播高度易感。结果是明显减少的产量。到目前为止，主要通过用杀虫剂控制病原生物。目前，直接修饰植物或病原体的遗传倾向的可能性也对人类开放。

抗性一般表示植物防止，或至少减少有害病原体的侵扰和建群的能力。在植物用于防止植物病原性生物的建群的天然存在的抗性中可以识别出不同的机制。这类病原体和宿主之间的特异相互作用确定了感染的过程(Schopfer和Brennicke(1999)Pflanzenphysiologie，Springer Verlag，柏林-海德堡，德国)。

关于宗族特异性抗性，又称为宿主抗性，在相容和不相容相互作用之间有差异。在相容相互作用中，在病毒性病原体和易感植物之间发生相互作用。病原体存活，并可建立繁殖结构，而宿主大部分先后死去。另一方面，当病原体感染植物但在症状的弱发展之前或之后其生长被抑制时，发生不相容相互作用。在后一种情况下，植物对相应的病原体具有抗性(Schopfer和Brennick，见上)。然而，此类抗性是对于某些株或病原体特异性的。

在相容和不相容相互作用中，都发生宿主对病原体的防御性和特异性反应。然而，事实上由于病原体的新病毒性宗族的快速进化发展，此抗性通常被克服(Neu等人，(2003)American Cytopathol.Society，MPMI16No.7：626-633)。

大部分病原体是植物物种特异性的。这表示病原体可在某些植物物种中诱导疾病，但不在其他植物物种中诱导疾病(Heath(2002)Can.J.PlantPathol.24：259-264)。某些植物物种中对病原体的抗性称为非宿主抗性。非宿主抗性提供对植物病原体的强力、广泛和永久的防护。提供非宿主抗性的基因在非宿主植物中提供对某些疾病的强力、广泛和永久的防护的机会。特别地，此类抗性对病原体的不同株系起作用。

在识别潜在病原体后不久，植物立即开始触发防御反应。在绝大部分情况下，通过所谓的PAMP受体感受病原体的存在，这是一类识别保守的病原体相关分子(例如，鞭毛蛋白或几丁质)的跨膜受体样激酶。PAMP受体的下游——植物激素水杨酸(SA)、茉莉酮酸酯(JA)和乙烯(ET)在调控不同的防御反应中发挥关键的作用。根据不同植物激素的比例，宿主细胞触发不同的防御反应。一般而言，SA依赖性防御与对活体营养性病原的抗性相关，而JA/ET依赖性防御反应则是抗坏色营养性(necrotrophic)病原体(和昆虫)活性的。在大部分植物病原体相互作用中，ET表现出与JA协同作用，拮抗SA的“活体营养性”防御。例如，普遍已知的JA标志物蛋白PDF1.2需要同时激活ET和JA使其在抗坏色营养性病原体的防御过程中被上调。与JA/ET通路对抗坏色营养性病原体的抗性的关键性参与是由下述事实所确证的：参与ET信号传递的重要蛋白——ERF1的过表达(参见图1)导致增强的抗坏色营养性真菌灰葡萄孢(Botrytis cinerea)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)和黄Plectosphaerella cucumerina的抗性(Berrocal-Lobo等人，2002，Plant Journal29：23-32；Berrocal-Lobo和Molina2004，MPMI17：763ff)。另一方面，通过过表达ERF1诱发ET信号传递通路，增加了拟南芥属对活体营养性病原体丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)的易感性(Berrocal-Lobo等人，2002，Plant Journal29：23-32)，证明了JA/ET与SA通路负相互作用，从而根据攻击的病原体平衡防御反应性质使植物能够调整其防御应答的假设模型。因此，一般认为ET信号传递通路的诱发导致了对坏色营养性真菌的抗性增加，同时对活体营养性病原体的易感性增加。