一种水稻稻瘟病抗性基因PibH8及其应用

本发明涉及水稻抗病育种领域，具体涉及一种水稻稻瘟病抗性基因pibh8及其应用。

背景技术：

1、水稻是世界上主要的粮食作物。稻瘟病是由稻瘟菌(magnaporthe oryzae)引起的分布最广、危害水稻最严重的病害之一，全球每年因稻瘟病造成水稻减产约10％～30％，由于其危害面积和危害程度都日趋严重，已经成为制约水稻持续稳产高产的严重障碍。稻瘟病可感染水稻植株的所有地上部分，包括叶片、茎和穗，导致产量损失，严重时甚至会导致水稻绝产，与白叶枯和纹枯病并称为水稻三大病害。目前，农业上对稻瘟病的防控手段主要有化学防治和生物防治，但这些方法易使病菌产生抗药性，无法达到长期有效的治理，并且化学农药不易降解，会导致严重的环境问题，危害人体健康。因此，培育和推广含有广谱抗性基因的水稻品种是最经济有效的方法，深入研究挖掘稻瘟病广谱抗性基因可以为抗病品种的选育提供基因资源和理论基础，在农业生产、水稻病害防治、农艺性状改良中具有重要作用。

2、随着分子生物学的发展，人们对水稻中抗稻瘟病基因的结构、功能、和遗传特征的认识有了突破性的提高。目前已克隆的至少有pi37、pit、pi35、pish、pib、pi21、pi36、pi9、pi2、piz-t、pi-d2、pi-d3、pi5、pik、pikm、pik-p、pb1、pi1、pikh、pia、pico39、pi-ta和pi54等抗稻瘟病基因已经被成功克隆，大部分属于nbs-lrr类，并且抗性基因在pita、pi9和pik基因位点成簇存在。

3、在病原菌与寄主植物互作的长期过程中，植物形成了天然的免疫系统，可分为两个层次。第一层次是寄主植物通过细胞质膜上的模式识别受体(pattern recognitionreceptors,prrs)识别病原菌相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,pamps)，即引发病原菌相关分子模式激发免疫反应(pamps-triggered immunity,pti)，一般伴随着如活性氧(reactive oxygen species,ros)爆发，ca2+离子内流，丝裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，mapk)的激活，胼胝体的沉积以及防御基因表达的上调等，称为基础抗性。而一些致病力强的病原菌通过分泌效应因子抑制植物的基础抗性,产生效应因子引发感病反应(effector-triggered susceptibility,ets)。此时,植物通过第二层次的抗性系统,绝大多数利用nbs-lrr(nucleotide binding site,leucine-rich repeat)蛋白专一性识别特定的效应因子,引发一系列防卫反应,抑制病原菌的生长,即效应因子激发的免疫反应(effector triggered immunity,eti)。在长期进化过程中，病原菌通过丢失或改变效应因子逃脱eti的识别，植物则进化出新的r基因识别新的效应因子，再次引发eti反应，从而形成了十分复杂的植物免疫系统。实验前期发现pibh8为pib的同源基因，敲除该基因后导致水稻的稻瘟病抗性显著降低，因此，pibh8基因存在在水稻稻瘟病抗病反应中发挥作用的基础。

技术实现思路

1、为提高水稻等相关农业作物抗性的遗传改良，通过对水稻抗病基因pib进行酵母文库分析筛选，找到了与pib-cc结构域相互作用的蛋白pibh8，敲除pibh8基因后导致水稻的稻瘟病抗性显著降低，基于此，本发明提供水稻稻瘟病抗性基因pibh8并对该基因进行功能鉴定，首次发现并证明pibh8基因在水稻抗稻瘟病反应中的正调控作用；在水稻品种hui1586中通过基因工程方法敲除pibh8基因降低了水稻对稻瘟病的抗性，与野生型hui1586相比，pibh8突变体的病斑和稻瘟菌生长量更多，水稻抗病相关基因表达水平下降，并通过田间实验统计发现pibh8的功能缺失并不影响水稻农艺性状，本发明提供的水稻稻瘟病抗性基因pibh8可应用于提高水稻等相关农业作物抗性的遗传改良。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种水稻稻瘟病抗性基因pibh8，其cds序列如seq id no.1所示。

4、由上述的水稻稻瘟病抗性基因pibh8编码的蛋白，其氨基酸序列如seq id no.2所示。

5、上述的水稻稻瘟病抗性基因pibh8或蛋白在调控植物抗病性中的应用，所述植物为水稻，所述抗病性为对稻瘟病的抗性。

6、上述的水稻稻瘟病抗性基因pibh8或权利要求2所述的蛋白在植物抗病育种中的应用，所述植物为水稻，所述抗病为抗稻瘟病。

7、本发明的有益效果在于：

8、(1)本发明中通过punch接菌法和稻瘟菌生长检测等多种鉴定方法，证明了pibh8基因缺失降低了水稻对稻瘟病的抗病性；通过病程相关基因检测证明pibh8基因缺失导致植物抗病相关基因表达下调，说明pibh8正调控水稻对稻瘟病的抗病性；上述结果均表明pibh8基因是创建稻瘟病抗性增强的转基因水稻和作物分子设计的优良候选基因，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。

9、(2)本发明进行田间实验统计，通过对pibh8基因突变后水稻的株高、千粒重、粒长和粒宽等主要农艺性状进行调查，表明pibh8基因缺失并不影响不影响水稻农艺性状、产量和品质，可应用于提高水稻等相关农业作物抗性的遗传改良。

技术特征：

1.一种水稻稻瘟病抗性基因pibh8，其特征在于：cds序列如seq id no.1所示。

2.由权利要求1所述的水稻稻瘟病抗性基因pibh8编码的蛋白，其特征在于：氨基酸序列如seq id no.2所示。

3.权利要求1所述的水稻稻瘟病抗性基因pibh8或权利要求2所述的蛋白在调控植物抗病性中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述植物为水稻。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述抗病性为对稻瘟病的抗性。

6.权利要求1所述的水稻稻瘟病抗性基因pibh8或权利要求2所述的蛋白在植物抗病育种中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述植物为水稻。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述抗病为抗稻瘟病。

技术总结
本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一种水稻稻瘟病抗性基因PibH8及其应用。本发明首次发现并证明PibH8基因在水稻抗稻瘟病反应中的正调控作用，通过基因工程方法敲除PibH8降低了水稻对稻瘟病的抗性，田间实验统计发现PibH8功能缺失并不影响水稻农艺性状。本发明可应用于提高水稻等相关农业作物抗性的遗传改良。

技术研发人员：唐定中,王占春,王伟
受保护的技术使用者：福建农林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24