[发明专利]水稻OsHIR3基因的用途以及获得抗病水稻的方法

说明书

本发明提供水稻OsHIR3基因在制备植物防御病毒或者细菌侵染危害上的用途以及制备方法,其中所述的方法包括：水稻OsHIR3基因构建到植物双元表达载体中，通过电击导入农杆菌菌株；通过水稻成熟胚诱导法获得过表达OsHIR3的转基因水稻。这样的植物具有基础抗病毒或者细菌病害的能力，主要是提高了植物体内SA的水平。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域及植物病害防治领域，尤其涉及植物OsHIR3s基因在植物基础抗性中的应用领域。

背景技术

水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)能够引起水稻条纹叶枯病。灰飞虱(Lapdelphax striatellus,SBPH)是RSV传播的介体，经灰飞虱传播引起的水稻条纹叶枯病，是我国水稻生产中重要的病毒病害，对农业生产安全造成极大威胁。

过敏反应(HR)是植物阻止病原物侵染传播的一种防御机制，其主要特征是侵染周围局部细胞的快速死亡,通过诱导局部的过敏反应即封闭损伤位点以抵御病原菌的进一步侵染。过敏诱导反应基因(HIR)家族被认为是和HR紧密相关的，参与植物对病原物的抗性反应中。目前已鉴定HIR家族的许多成员与普通烟HR诱导蛋白NG1非常相似，NG1作为HR的激活子，能够诱导类HR的坏死斑。大麦快中子突变体植株上HvHIR3上调表达35倍，叶片表现出自发的HR，表明HIR基因能够诱导HR。随后，豆科植物、黄瓜、水稻和小麦中的HIRs被鉴定为与小孢子发育和细菌侵染反应相关。

之前的研究主要集中在HIR1，对其他HIRs研究较少。过表达水稻OsHIR1的转基因拟南芥表现出对丁香假单胞杆菌Pst.DC3000的抗性。目前尚不清楚HIR3s是否与其他HIR家族成员类似，能够诱导HR，参与植物对于病原菌的防御反应中。

寄主植物为适应外界环境刺激，有效减少生物和非生物胁迫对自身的伤害，在长期演化过程中，通过对逆境信号的感知、信号传导和诱发各种防御基因表达，形成了一系列复杂且精细的HR信号传导机制。Ca²⁺离子、活性氧、多种激素及其他信号分子在HR的信号传导过程中发挥重要功能。水杨酸(Salicylic acid,SA)、茉莉酸(Jasmonic acid,JA)、乙烯(Ethylene,ETH)三类激素参与HR信号转导过程，在植物防御反应中的重要作用已获得广泛研究与应用。

就目前来讲，关于HIR的研究主要集中在HIR1上，对HIRs在植物抵御细菌和真菌病原体侵染的作用研究较多。关于其他HIRs的功能研究还不多，也不清楚HIRs是否参与植物抗病毒侵染的过程。这就有必要发现或者筛选一些其它与抗病有关的基因，从而利用这些基因来制造抗病的植物，从而获得抗病的植株，减少化学农药的危害。

发明内容

水稻作为水稻条纹病毒的自然寄主，其OsHIR3与实验寄主本氏烟NbHIR3s序列高度同源(氨基酸同源性达80％)。我们发现RSV侵染诱导了水稻OsHIR3上调表达。我们成功克隆到日本晴水稻(Oryza sativa L.spp.japonica.cv.Nipponbare)的OsHIR3基因，构建瞬时表达载体。经过水稻成熟胚诱导法将上述基因在水稻体内成功超表达，转OsHIR3基因水稻的种子发芽、植株幼苗生长、株高、结实情况与野生型日本晴水稻相比无明显差异。

利用带毒灰飞虱对野生型和转基因水稻植株进行平行饲毒处理，发现转OsHIR3基因水稻植株在RSV侵染后，症状减轻，植株矮化缓解，感病植株仅表现条纹表型，感病植株叶片上RSV RNAs显著减少。由此，我们认为OsHIR3赋予水稻对RSV的耐病性。

此外，转OsHIR3基因水稻植株接种水稻重要的细菌性病原黄单胞水稻变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)，转OsHIR3基因水稻植株叶片全病斑长度明显短于野生型，说明转OsHIR3基因水稻植株增强对Xoo的抗性。综上，OsHIR3赋予水稻对RSV和Xoo的基础抗性。