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基因RXLR基序及其应用制造技术

技术编号:44119295 阅读:21 留言:0更新日期:2025-01-24 22:41
本发明专利技术公开了一种病原菌RXLR类效应子基因RXLR基序或其编码核酸在转运抗病蛋白基因中的应用;所述病原菌RXLR类效应子基因RXLR基序的氨基酸序列为:RFLRAHEEDDAGER,属于生物技术领域及作物栽培和病害防治领域。抗病蛋白基因是大白菜中抗根肿病的抗病基因,具体地其是大白菜抗病基因CRa1。通过RXLR基序可将抗病蛋白转运到榨菜等十字花科植物根系的根系细胞内,并对根肿病具有较好的防效,此外该蛋白在榨菜根系内14天以后将会被降解掉,因此即达到了对根肿病的防治,在安全方面也不存在隐患,同时基于RXLR基序后续可开发其他植物病虫害抗病蛋白或者病原菌致病蛋白的抗体起到抗病作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物及作物栽培和病害防治领域,具体而言,涉及基因rxlr基序以及其在转运抗病蛋白基因中的应用。


技术介绍

1、1、根肿病是茎瘤芥栽培中的主要病害,危害严重防治困难。

2、根肿病(clubroot)是由芸苔根肿菌(plasmodiophorabrassicaeworon)引起的专性寄生芸薹属作物的一种土传病害,对十字花科蔬菜造成严重危害,而且极难防治(howardr j,2010)。根肿菌主要侵染十字花科蔬菜根部,形成大小不一、光滑或龟裂粗糙的肿瘤,后期被土壤杂菌感染而腐烂。而植株的地上部份生长迟缓、缺水蔫萎,后期基部叶片逐渐变黄死亡,严重时整株桔死(devos s,2005)。随着十字花科作物栽培种类增加及面积的扩大、商品种子和南北菜的交流调运、土壤的酸化,近年来我国十字花科根肿病发生面积逐年扩大,严重程度连年加重,根肿病已成为制约我国十字花科蔬菜生产可持续发展的主要病害之一。

3、茎瘤芥(brassica juncea var.tumidatsen et lee)为十字花科芸薹属芥菜种叶芥亚种大叶芥变种的变种,以其为原料加工而成的榨菜已成为我国人民喜爱的一种腌菜,作为重要的榨菜产地——涪陵也因此而闻名全国。目前在茎瘤芥的栽培过程中,根肿病和病毒病已经严重的制约了茎瘤芥的生产,其中根肿病发病最为严重,导致茎瘤芥产量和品质的严重下降,发病严重的地块将不再适宜茎瘤芥的栽培,严重威胁榨菜产业的可持续发展(王殿东,2016)。

4、根肿病主要由土壤中的休眠孢子,通过病苗、水流携带菌土等方式传播(李金萍,2010)。目前根肿病菌侵染机制仍不是十分清楚,在根肿菌与寄主互作过程中,休眠孢子是如何聚集到根部,初级游动孢子是否可以直接侵入寄主根表皮细胞,以及是否存在无性循环等仍不是很明确(杜艳,2016)。该菌可在土壤中长期存活、其休眠孢子囊可在零下20℃长期存活,一旦田间发病,难以消除,田块若继续种植十字花科作物,其发病程度连年增加(narisawak,2000;druzhinina i s,2012;chu m,2014)。同时,由于茎瘤芥属于低温生长植物,在同一时期缺少十字花科以外的代替品种,因此十字花科植物连作也是导致该病害猖獗的主要原因。目前在生产上主要的方法有蔬菜轮作,清除和烧毁病株,施用石灰调节土壤酸碱度,草木灰土盖种和化学防治等。此外由于该病作用于茎瘤芥根部加之涪陵地区土壤粘度较大、石块较多、冬季雨水充足使土壤的翻耕难度大,农药难以发挥作用,同时农药残留等问题也日益突出。

5、2、抗病性和感病性是植物与病原物相互作用的两个相对表型反应。

6、在植物和病原微生物的长期协同进化中形成了2种不同的互作方式,分别为亲和性(表现为感病性)和不亲和性(表现抗病性)互作两种方式。植物中存在对特定病原菌的感病基因(eckardt n a,2002)。自然界中植物要遭遇大量潜在的病原物,病原物为了发掘植物为寄主,必须克服植物包括被动屏障(如叶片角质层作为物理屏障)和诱导防御反应(niks r e,2009;bcj s,2017),其中诱导防御反应是由病原相分子模式pamp激发免疫pti(pathogen-associated molecular pattern(pamp)triggered immunity,pti),pamp常常是保守化合物如真菌的几丁质和细菌的鞭毛蛋白等,并且所有侵入的病原物均可诱导pti(bittel p,2007;boller t,2009;jones j d,2006)。因此,如果要改变植物状态使之由非寄主成为寄主,病原物抑制pti是先决条件,适应的病原物通过分泌的病原效应子操纵寄主细胞功能,从而抑制pti(jones j d,2006;van r d h,2008)。研究发现病原物效应子的主要功能是通过与特异寄主蛋白相互作用来抑制植物天然免疫(van r d h,2008),并且多数效应子靶标是作为防御信号组分正调节植物防御机制(chisholm s t,2006;speth e b,2007;vaithilingam v,2017)。如pseudomonas syringae hopai1通过阻止拟南芥免疫信号传导级联两个关键组分mpk3和mpk6的活性来抑制其pti(jie z,2007)。但也有一些病原物效应子是通过激活具有感病性因子功能的效应子靶标,从而促进病原物生长和发育,即对植物天然免疫进行抑制,这些效应子靶标是植物病原物的感病基因(s-基因)(pavan s,2010)。迄今已有多种感病基因被相继克隆,如从自然突变体克隆的马铃薯y病毒复制和侵染翻译因子功能的eif4e和eif4g(diazpendon j a,2004;robaglia c,2006)、mlo(büschges r,2007;bai y,2008)、xa5(iyerpascuzzi as,2007)、xa13(yang b,2006)等,多数感病基因是通过植物与病原物亲和互作表达分析中鉴定获得,其编码蛋白功能复杂多样(hückelhoven r,2013;pavan s,2010)。因此,控制感病性遗传上可定义为显性基因,其功能丧失突变为隐性抗性。依据mlo、pmr6、etf4e等基因功能丧失突变表现的抗病性,dealmeida engler等最先于2005年提出发掘感病基因作为抗线虫育种新途径设想,经过10多年对植物感病基因功能的深入研究,已形成了基于植物感病性丧失作为发展持久广谱抗性的新育种策略(hückelhoven r,2013;pavan s,2010)。

7、植物与病原物不亲和互作中形成了两层免疫系统(jones j d,2006;nicaise v,2017),第一层是病原相分子模式激发免疫pti,由被植物表面细胞中植物模式识别受体prr(pattern recognition receptors,prr)所启动,pti常常是植物防止各种潜在病原微生物侵染的基础抗性的表型反应(nicaise v,2017);第二层免疫是由植物免疫受体蛋白(r蛋白)识别病原物特异效应子所激发(也叫无毒因子或avr),由于r蛋白能特异识别一个或几个病原效应子,这种免疫反应是典型的效应子触发免疫eti(effector-triggeredimmunity,eti)(roy s,2017),即小种特异抗性,也叫r基因介导抗性,往往会在病原菌的侵染位点引起超敏反应(hy-persensitiveeresponse,hr)进而再次抑制病原菌的生长;同时病原微生物部分效应因子通过自然选择的进化机制,避免被植物抗病蛋白的识别,进而抑制eti,再次促进植物病原菌的生长(jones j d,2006;gu y,2016)。pti高度保守或种水平上的抗性,而eti常常在品种间表现出多态性变异,并得到了深入的研究和广泛的育种应用(boller t,2009)。特别是分子遗传学技术的快速发展,大量抗病基因相继被克隆鉴定,目前共发现5大类抗病基因即:核苷酸结合位点和富亮氨酸重复的胞内受体蛋白nbs-lrr(nuc本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种病原菌RXLR类效应子基因RXLR基序或病原菌RXLR类效应子基因RXLR基序的编码核酸在转运抗病蛋白基因中的应用;所述病原菌RXLR类效应子基因RXLR基序的氨基酸序列为:RFLRAHEEDDAGER。

2.如权利要求1所述的应用,其特征在于,所述编码核酸的核苷酸序列为:CGCTTTCTGCGCGCGCATGAAGAAGATGATGCGGGCGAACGC。

3.如权利要求1或2所述的应用,其特征在于,所述抗病蛋白基因是抗大白菜抗根肿病的抗病基因,具体地其是大白菜抗病基因CRa1。

4.一种抗病蛋白基因表达盒,其特征在于,其包括病原菌RXLR类效应子基因RXLR基序的编码核酸与所述抗病蛋白基因连接的元件。

5.如权利要求4所述的抗病蛋白基因表达盒,其特征在于,所述抗病蛋白基因是大白菜抗病基因CRa1。

6.含有如权利要求4或5所述的抗病蛋白基因表达盒的表达载体,具体地,其是原核表达载体。

7.一种融合RXLR基序和抗病蛋白的融合蛋白,其特征在于,所述病原菌RXLR类效应子基因RXLR基序与所述抗病蛋白融合而成,具体地所述抗病蛋白是抗大白菜抗根肿病的抗病蛋白,具体地其是大白菜抗病蛋白CRa1。

8.如权利要求7所述的融合蛋白,其特征在于,所述病原菌RXLR类效应子基因RXLR基序的氨基酸序列为:RFLRAHEEDDAGER。

9.一种防治十字花科植物根肿病的方法,其特征在于,将如权利要求7或8所述的融合蛋白对所述植物进行灌根或浸根处理。

10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,具体是用于浸泡处理植物幼苗根系,具体浸泡20-48小时,所述植物是榨菜,所述根肿病是大白菜抗根肿病。

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【技术特征摘要】

1.一种病原菌rxlr类效应子基因rxlr基序或病原菌rxlr类效应子基因rxlr基序的编码核酸在转运抗病蛋白基因中的应用;所述病原菌rxlr类效应子基因rxlr基序的氨基酸序列为:rflraheeddager。

2.如权利要求1所述的应用,其特征在于,所述编码核酸的核苷酸序列为:cgctttctgcgcgcgcatgaagaagatgatgcgggcgaacgc。

3.如权利要求1或2所述的应用,其特征在于,所述抗病蛋白基因是抗大白菜抗根肿病的抗病基因,具体地其是大白菜抗病基因cra1。

4.一种抗病蛋白基因表达盒,其特征在于,其包括病原菌rxlr类效应子基因rxlr基序的编码核酸与所述抗病蛋白基因连接的元件。

5.如权利要求4所述的抗病蛋白基因表达盒,其特征在于,所述抗病蛋白基因是大白菜抗病基因c...

【专利技术属性】
技术研发人员:王殿东廖静静蔡兆明罗路云严朝燕张喆
申请(专利权)人:长江师范学院
类型:发明
国别省市:

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