西尔斯山羊草抗白粉病相关蛋白Pm57及其编码基因和应用

本发明属于生物，具体涉及西尔斯山羊草抗白粉病相关蛋白pm57及其编码基因和应用。

背景技术：

1、小麦是我国最重要的粮食作物之一，其生产安全和供给稳定密切关系着我国粮食安全。然而，小麦生产极易受到各种病害的影响，其中由禾本科布氏白粉菌小麦专化型(blumeria graminis f.sp.tritici，bgt)引起的小麦白粉病，目前已成为影响小麦产量和品质的最严重病害之一。小麦白粉病是一种真菌性气传病害，主要危害叶片，严重时也可危害叶鞘、茎秆和穗部。当病害发生后，小麦白粉菌会掠夺植株养分，造成小麦产量的严重损失，一般流行年份，可导致减产10％，重病年份可高达40％。此外，白粉病还可对小麦的品质造成严重影响。在我国，随着水肥使用量的增加、种植密度的提高以及矮秆半矮秆品种的大面积种植，小麦白粉病危害日趋严重，已成为小麦生产上亟待解决的重大灾害性问题之一。

2、目前，小麦白粉病的防治以预防为主，生产上主要有化学防治和种植抗病品种两种方法。化学防治就是喷施农药，喷施农药虽然可以起到一定的防治效果，但增加成本且污染生态环境，而培育和种植抗白粉病小麦新品种已成为公认的防治小麦白粉病最为经济、有效和环保的方法。然而，小麦白粉病菌具有高度的变异性，品种抗性容易被新的白粉菌变异小种克服而丧失抗性。因此，持续发掘抗白粉病新基因并应用于抗病品种培育，是当前小麦抗病品种选育和利用的迫切需求。

3、西尔斯山羊草(aegilops searsii，2n＝2x＝14，ssss)是小麦族山羊草属二倍体物种，其中潜藏着育成品种所缺乏的优良基因，是小麦育种改良中重要的基因来源。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供西尔斯山羊草抗白粉病相关蛋白pm57及其编码基因和应用。

2、本发明提供一种蛋白质，所述蛋白质为如下任一所示蛋白质：

3、(a1)氨基酸序列为seq id no.3的蛋白质；

4、(a2)将seq id no.3所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

5、(a3)与(a1)-(a2)中任一所限定的氨基酸序列具有80％以上同一性且具有相同功能的蛋白质；

6、(a4)在(a1)-(a3)中任一所限定的蛋白质的末端连接标签后得到的融合蛋白。

7、将上述蛋白质命名为pm57蛋白。pm57蛋白可来自西尔斯山羊草(aegilopssearsii)。

8、本发明还提供了上述蛋白质的相关生物材料，所述相关生物材料为所述生物材料为下述任一种：

9、c1)编码上述蛋白质的核酸分子；

10、c2)含有c1)所述核酸分子的表达盒；

11、c3)含有c1)所述核酸分子的重组载体、或含有c2)所述表达盒的重组载体，例如下述实施例所制备的g4基因植物表达载体；

12、c4)含有c1)所述核酸分子的重组微生物、或含有c2)所述表达盒的重组微生物、或含有c3)所述重组载体的重组微生物；

13、c5)含有c1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有c2)所述表达盒的转基因植物细胞系；

14、c6)含有c1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有c2)所述表达盒的转基因植物组织；

15、c7)含有c1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有c2)所述表达盒的转基因植物器官。

16、可选地，根据上述的相关生物材料，c1所述核酸分子为如下任一所示的dna分子：

17、d1)核苷酸序列是序列表中seq id no.1所示的dna分子；

18、d2)编码序列是序列表中seq id no.2所示的dna分子；

19、d3)与d1)或d2)限定的核苷酸序列具有90％或90％以上同一性，来源于西尔斯山羊草且编码上述蛋白质的dna分子；

20、d4)在严格条件下与d1)或d2)限定的核苷酸序列杂交，且编码上述蛋白质的dna分子。

21、上述蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。

22、上述蛋白质中，所述标签是指利用dna体外重组技术，与目的蛋白一起融合表达的一种多肽或者蛋白，以便于目的蛋白的表达、检测、示踪和/或纯化。所述标签可为flag标签、his标签、mbp标签、ha标签、myc标签、gst标签和/或sumo标签等。

23、本文中，同一性是指氨基酸序列或核苷酸序列的同一性。可使用国际互联网上的同源性检索站点测定氨基酸序列的同一性，如ncbi主页网站的blast网页。

24、本文中，所述80％以上的同一性可为至少80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％的同一性。

25、本文中，所述90％以上的同一性可为至少90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％的同一性。

26、所述严格条件是在2×ssc，0.1％sds的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次5min，又于0.5×ssc，0.1％sds的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次15min。

27、可用现有的表达载体构建含有所述核酸分子的重组载体。使用所述核酸分子构建重组载体时，可在其转录起始核苷酸前加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用所述核酸分子构建重组载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是atg起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物或转基因微生物进行鉴定及筛选，可对所用表达载体进行加工，如加入在植物或微生物中表达可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。从转基因安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以表型筛选转化植物或微生物。

28、所述重组载体具体可为重组表达载体。所述重组表达载体具体可为在现有植物表达载体中插入所述核酸分子得到的重组质粒。现有植物表达载体具体可为pwmb110载体。

29、上述蛋白质的应用也属于本发明的保护范围之内，所述应用为如下任一种

30、(1)调控植物的白粉病抗病性；

31、(2)培育白粉病抗病性改变的转基因植物。

32、上述相关生物材料的应用也属于本发明的保护范围之内，所述应用为如下任一种

33、(1)调控植物的白粉病抗病性；

34、(2)培育白粉病抗病性改变的转基因植物。

35、所述调控植物的白粉病抗病性可为提高植物的白粉病抗病性。所述培育白粉病抗病性改变的转基因植物可为培育白粉病抗病性增强的转基因植物。

36、本发明还保护一种植物育种的方法，包括提高和/或增加出发植物中上述蛋白质的编码基因的表达和/或上述蛋白质的含量和/或活性，得到具有下述特性的植物：

37、与所述出发植物相比，植物的白粉病抗病性提高。

38、本发明还保护一种转基因植物的制备方法，包括向出发植物中导入提高和/或增加上述蛋白质的编码基因的表达和/或上述蛋白质的含量和/或活性的物质，得到转基因植物的步骤；

39、所述转基因植物与所述出发植物相比，所述转基因植物具有下述特性：

40、与所述出发植物相比，所述转基因植物的白粉病抗病性提高。

41、所述导入可为通过化学转化法或电击转化法等任何已知的转化方法将携带本发明核酸分子的载体转化植物。导入的核酸分子可以是单拷贝也可以是多拷贝。所述导入可以是将外源基因整合到植物染色体中，也可以是由质粒在染色体外表达。

42、可选地，根据上述的制备方法，所述提高和/或增加上述蛋白质的编码基因的表达和/或上述蛋白质的含量和/或活性的物质为上述c1)-c7)中任一种生物材料。

43、本文中，所述植物可为如下任一种：

44、(1)单子叶植物；

45、(2)禾本科植物；

46、(3)小麦属植物；

47、(4)小麦fielder。

48、以上任一所述白粉病可为白粉病致病菌引起的白粉病。所述白粉病致病菌可为布氏白粉菌小麦专化型。所述白粉病致病菌具体可为e09生理小种。

49、本发明获得了小麦近缘物种西尔斯山羊草中含有的抗白粉病基因pm57，为小麦育种工作提供更加丰富的白粉病抗病基因资源。将编码该蛋白质的核酸分子导入感白粉病小麦，能够获得抗病性显著增高的转基因植株。本发明对于植物白粉病育种具有重大的应用推广价值。