抗稻瘟病蛋白和基因、分离的核酸及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种抗稻瘟病蛋白和基因、分离的核酸及其应用，涉及基因工程技术领域。本发明专利技术公开的抗稻瘟病蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。该抗稻瘟病蛋白和其基因具有稻瘟病抗性，转化该蛋白和其基因的植物体具有稻瘟病抗性，该蛋白和其基因可以用于培育抗稻瘟病植物品种。

【技术实现步骤摘要】
抗稻瘟病蛋白和基因、分离的核酸及其应用
本专利技术涉及基因工程
，具体而言，涉及一种抗稻瘟病蛋白和基因、分离的核酸及其应用。
技术介绍
水稻是我国的主要口粮作物，水稻高产是我国粮食安全的重要保障。目前，水稻产量和抗性间的矛盾非常突出，稻瘟病已经成为影响水稻产量的首要病害，流行年份使水稻减产10％～20％，严重时可减产40％以上，甚至绝收。目前，防治农作物病害的主要手段是培育抗病品种和施用化学农药。传统方法培育抗病品种存在育种周期长，抗性丧失快等特性，而化学农药则严重污染环境。因此，利用分子生物学方法挖掘水稻自身的抗病基因，通过分子育种方法培育抗病品种成为控制稻瘟病害最经济、有效和环保的方法。水稻在与稻瘟病菌协同进化的过程中产生了与稻瘟病菌生理小种相对应的稻瘟病抗性基因。到目前为止，有超过80个抗稻瘟病基因被鉴定，其中又有不少抗病基因通过分子标记手段被初步定位在不同染色体上。大部分抗稻瘟病基因都以基因簇的形式存在，这些稻瘟病抗病基因簇主要分布在水稻的第6、11和12号染色体上(数据来源于国家水稻数据中心：http://www.ricedata.cn/gene/gene_pi.htm)。截止到2018年，有近36个稻瘟病抗病基因被分离和克隆。这些抗稻瘟病基因除了2006年克隆的水稻抗稻瘟病基因Pid2和2009年克隆的水稻抗稻瘟病基因Pi21之外，其他抗稻瘟病基因均属于NBS-LRR类抗病基因。已克隆的抗病基因中，水稻抗稻瘟病基因Pi21和水稻抗稻瘟病基因Pb1还表现为数量性状，属于数量性状座位(QuantitativeTraitLoci，QTL)。另外，在已经克隆的NBS-LRR类抗病基因中也存在类似于水稻抗稻瘟病基因Pikm和Pi5这样的基因，这两个基因各自的基因座位上含有两个独立的并且紧密连锁的NBS-LRR类基因，只有当两个NBS-LRR基因同时存在的情况下才表现出对稻瘟病菌的抗性，这为多个NBS-LRR类抗病基因同时参与稻瘟病抗性反应提供新的证据。随着越来越多NBS-LRR类抗病基因的克隆，人们还发现有些水稻抗稻瘟病基因之间存在着等位关系，例如来源于不同的水稻品种的抗稻瘟病基因Pi9、Pi2和Piz-t互为等位基因，均位于水稻的6号染色体上一个抗病基因簇中。除此之外，水稻抗稻瘟病基因Pid3和Pi25之间，以及Pik-m、Pik-h和Pik-p之间也分属于两组等位基因。水稻抗稻瘟病基因的等位基因的发现暗示了参与水稻稻瘟病抗病反应的NBS-LRR类基因数量是有限的，而NBS-LRR类基因在进化的过程中存在着比较高的变异性，同一个基因可衍生出对不同稻瘟病菌小种产生特异性抗性的等位基因。研究者们还发现有活性的启动子插入抗病基因上游区域能够激活抗病基因的抗病功能，如对稻瘟病菌表现出小种特异性抗性的Pit，以及表现出数量性状且对稻瘟菌穗瘟有抗性的Pb1均是有活性的启动子插入抗病基因上游区域获得稻瘟病抗性的。水稻抗稻瘟病基因Pit在进化过程中出现了功能性等位基因PitK59和非功能性等位基因PitNpb，这两个等位基因虽然存在4个氨基酸的替换，但上游插入的一个长的末端重复反转录转座子使水稻抗稻瘟病基因Pit获得新的稻瘟病(小种特异性)抗性；水稻抗稻瘟病基因Pb1编码一个非典型的CC-NBS-LRR类蛋白，主要表现在NBS区域不具备P-loop结构，并伴随有其它基序的退化，但该基因位于一个串联重复序列(60kb)中，通过分析(诱导型)启动子发现可能正是通过这种基因组局部复制出现的串联重复序列，使水稻抗稻瘟病基因Pb1获得了一个有活性的启动子进而激活该基因的抗病功能。基因芯片是随着人类基因组计划的实施而迅速发展起来的生命科学领域里的前沿生物技术。其原理是将大量特定的寡聚核苷酸序列或基因序列作为探针通过原位合成(insitusynthesis)与合成点样的方式有序地排列并固化在玻璃片、硅片、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、尼龙膜等芯片上，根据碱基互补原理，将其与标记处理后的实验组或对照样品进行杂交，借助激光共聚焦显微扫描技术对杂交信号进行实时、灵敏、准确的检测和分析，最后获得标记样品中基因组或转录组的表达信息。基因芯片技术因其具有高通量，高度平行性、多样性、自动化和微型化的特性被广泛应用到包括突变检测、基因组多态性分析、基因表达差异分析和杂交测序以及基因文库作图等方面的研究。在实际应用方面，生物芯片技术可广泛应用于人类和动物的疾病诊断和治疗以及药物筛选、农作物的优选优育等许多领域。水稻分子抗病机理研究的深入和生物技术的发展，为水稻抗病育种打下的坚实的基础，目前已经有多个抗稻瘟病基因在抗病育种实践中得以应用并在农业生产上取得成功。水稻材料地谷是一份广泛应用于我国西南地区抗病育种实践并对稻瘟病菌具有广谱高抗的重要抗源材料。从抗源材料地谷中发掘新的抗稻瘟病基因对我们利用稻瘟病抗性的分子机制开展分子抗病育种，缩短选育时间，提高水稻抗稻瘟病育种的效率具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗稻瘟病蛋白，该蛋白具有稻瘟病抗性。本专利技术的另一目的在于提供一种分离的核酸分子，其编码上述的抗稻瘟病蛋白，转化该分离的核酸分子的植物体，能够赋予该植物体稻瘟病抗性。本专利技术的再一目的在于提供一种抗稻瘟病基因，该基因具有稻瘟病抗性。本专利技术的另一目的在于提供一种载体。本专利技术的另一目的在于提供一种重组细胞或重组菌。本专利技术的另一目的在于提供上述抗稻瘟病蛋白、分离的核酸分子、抗稻瘟病基因、载体、重组细胞或重组菌的应用。本专利技术是这样实现的：本专利技术的专利技术人利用基因芯片技术，分析比较地谷(OryzasativaindicaDigu)和丽江(OryzasativajaponicaLijiangxintuanheigu)两种水稻材料经稻瘟病菌侵染处理后的基因表达情况，从地谷中筛选出一个抗稻瘟病候选基因NBS-DEG7，将其命名为Pid5基因，其编码的蛋白命名为PID5蛋白，并经实验验证，转化该Pid5基因的植株具有稻瘟病抗性。基于此，一方面，本专利技术提供了一种抗稻瘟病蛋白，其氨基酸序列如SEQIDNO:2所示。该抗稻瘟病蛋白(PID5蛋白)是一个含1459个氨基酸的CC-NBS-LRR蛋白，该蛋白包含两个主要的结构域：NBS和LRR区域，其N端具有明显的CC结构域，C-末端为23个LRR重复序列(图5)。PID5蛋白的NBS和LRR结构域可能具有独立的功能，因此，将编码PID5蛋白的核酸序列中的编码不同结构域的核酸片段与其它核酸片段重组，可构成嵌合基因，使之具有新的功能，其也属于本专利技术的保护范围。另一方面，本专利技术提供了一种分离的核酸分子，其编码如上所述的抗稻瘟病蛋白。进一步地，在本专利技术的一些实施方案中，该分离的核酸分子的核酸序列SEQIDNO:3所示。SEQIDNO:3为SEQIDNO:2所示抗稻瘟病蛋白的编码序列。该分离的核酸分子可作为外源DNA片段，通过插入到表达载体上后，再转化植物，可提高或赋予植物的稻瘟病抗性，培育出具有稻瘟病抗性的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗稻瘟病蛋白，其特征在于，其氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗稻瘟病蛋白，其特征在于，其氨基酸序列如SEQIDNO:2所示。


2.一种分离的核酸分子，其特征在于，其编码权利要求1所述的水稻抗稻瘟病蛋白。


3.根据权利要求1所述的分离的核酸分子，其特征在于，其核酸序列SEQIDNO:3所示。


4.一种抗稻瘟病基因，其特征在于，其核酸序列SEQIDNO:1所示。


5.一种载体，其特征在于，其含有权利要求2或3所述的分离的核酸分子，或者权利要求4所述的抗稻瘟病基因。


6.含有权利要求2或3所述的分离的核酸分子、权利要求4所述的抗稻瘟病基因、或者权利要求5所述的载体的重组细胞或重组菌。


7....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈学伟，朱立煌，赵文，陈智雄，尹俊杰，朱孝波，李伟滔，王静，贺闽，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：四川;51