专利名称：植物抗黄矮病关键蛋白TiRB及其编码基因和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种植物抗黄矮病关键蛋白TiRB及其编码基因和应用。
背景技术：
小麦黄矮病是由大麦黄矮病毒(barley yellow dwarf virus, BYDV)弓丨起的小麦重要病害，小麦一旦感染即无药可治，造成小麦减产 和品质下降，因此黄矮病也称为“小麦黄色瘟疫”及“小麦癌症”。黄矮病在世界各麦区均有发生。因小麦黄矮病危害，1978年美国小麦减产60% 80%，1988年德国冬小麦减产40%，每年澳大利亚因黄矮病损失约3000万美元。新西兰、阿根廷、土耳其、突尼斯、匈牙利等40多个国家均有黄矮病的发生。我国的西北、华北部分地区和东北曾于1966年、1970年、1973年、1978年、1980年、1987年、1999年大面积发生黄矮病，仅1999年陕西、山西等麦区就因黄矮病造成小麦减产20% 30%，个别严重麦区减产超过50%，小麦产量损失达数亿公斤。近年来，由于暖冬等气候变化，传播大麦黄矮病毒的麦虫牙在我国日益严重，小麦黄矮病已遍及陕西、山西、甘肃、四川、宁夏、内蒙古、河北和江苏等多个小麦产区。因此，黄矮病的防治对于保证小麦高产稳产和农业持续发展非常重要，选育抗黄矮病小麦新品种，是防治该病害最经济有效的途径。大麦黄矮病毒由蚜虫介导和传播。根据病毒血清型及其介体蚜虫的种类,大麦黄矮病毒被分为BYDV-PAV株系、BYDV-MAV株系、BYDV-GAV株系、BYDV-GPA株系、CYDV-RPV株系、SGV株系和RMV株系。BYDV-GAV株系为我国主流株系。优良可利用的抗病基因是抗病育种的前提。迄今为止，小麦初级基因库中尚未发现真正有效的抗性基因。中间偃麦草(小麦近缘植物)高抗或免疫大麦黄矮病毒的多个株系，已作为抗源得到了应用和深入研究。中间偃麦草7Ai#l染色体长臂上携带I个抗黄矮病基因Bdv2。国内外科学家利用中国春ph突变体诱导部分同源染色体配对和组织培养两条途径，将携带抗黄矮病基因Bdv2的7Ai#l染色体长臂端部片段易位到小麦染色体7D长臂端部，成功地选育、鉴定出一批抗黄矮病的小麦-中间偃麦草T7D · 7Ai#lL易位系，包括 YW642 (H960642)、YW443、YW243 以及 TC5-TC10、TC14 等(Banks, P.，Larkin，P.，Barianaj H.，Lagudahj E.，Appels, R.，Waterhouse, P.，Brettellj R.，Chen, X.，XujH. , Xinj Z. , Qian, Y. , Zhou, M. , Cheng, Z. , and Zhou, G. The use of cell culture forsub-chromosomal introgressions of barley yellow dwarf virus resistance fromThinopyrum intermedium to wheat. Genome. 1995，38:395-405 ;张增艳，马有志，辛志勇等，1998，应用基因组原位杂交技术鉴定抗黄矮病小麦新种质，中国农业科学，31 (3) :1-4;张增艳，辛志勇，马有志等，Mapping of a BYDV resistance gene from Thintermediumintermedium in wheat background by molecular markers, Science in China(SeriesC)，1999,42(6) :663-668 ;张增艳、辛志勇、陈孝等，抗黄矮病小麦新品系YW443的分子细胞遗传学鉴定，遗传学报，2000，27 (7) :614 620 ;谢皓，陈孝，张增艳，辛志勇，林志珊，杜丽璞，马有志，徐惠君，抗黄矮病小麦新品系YW243的选育和细胞分子生物学鉴定，作物学报，2000，26 (6) :687-691 ;Xin，Z.，Zhang, Z.，Chen, X.，Linj Ζ·，Ma，Y.，Xu，Η.，Banks,P.，and Larkin,P. Development and characterization of common wheat-Thinopyrumntermedium translocation lines with resistance to barley yellow dwarf virus.Euphytica. 2001,119:161 - 165)，发现携带抗黄矮病基因Bdv2的中间偃麦草染色体7Ai#l长臂(7Ai#lL)端部小片段易位到小麦染色体7D长臂端部(张增艳，辛志勇，马有志等，Mapping of a BYDV resistance gene from Thintermedium intermedium in wheatbackground by molecular markers, Science in China(Series C)，1999，42(6) :663-68 ;Banks, P. , Larkin, P. , Bariana, H. , Lagudah, E. , Appels, R. , Waterhouse, P. , BrettelI,R. , Chen, X. , Xu, H. , Xin, Z. , Qian, Y. , Zhou, M. , Cheng, Z. , and Zhou, G. The use of cellculture for sub-chromosomal introgressions of barley yellow dwarf virusresistance from Thinopyrum intermedium to wheat. Genome. 1995, 38:395-405)。石开究发现，携带抗黄矮病基因Bdv2的小麦-中间偃麦草易位系YW642、YW443、YW243、TC14等高抗大麦黄矮病毒，理论上说，这些易位系应该可以做为抗黄矮病小麦育种中易于利用的抗性种质。然而，这些易位系并没有成功地育成多少抗黄矮病小麦新品种，可能与携带抗黄矮病基因Bdv2的染色体7Ai-#lL片段存在着不利的连锁累赘有关。因此，迫切需要从抗黄矮病的小麦-中间偃麦草易位系YW642等材料中分离克隆出7Ai-lL上抗黄矮病的重要基因，研究其抗性作用分子机制，并应用于基因工程育种，以高效地培育抗黄矮病、高产、优质的小麦新品种。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物抗黄矮病关键蛋白TiRB及其编码基因和应用。本发明提供了一种蛋白质，来自抗黄矮病的小麦-中间偃麦草易位系YW642,从根源上来说来自中间偃麦草，命名为TiRB蛋白，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列I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/或添加且与植物黄矮病抗性相关的由序列I衍生的蛋白质。为了使(a)中的蛋白质便于纯化，可在由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表I所示的标签。表I标签的序列
权利要求
1.一种蛋白质，是如下(a)或(b): Ca)由序列表中序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质； (b)将序列I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/或添加且与植物黄矮病抗性相关的由序列I衍生的蛋白质。
2.编码权利要求I所述蛋白的基因。
3.如权利要求2所述的基因，其特征在于所述基因是如下I)至5)中任一所述的DNA分子 1)序列表中序列2自5’端第87至第2987位核苷酸所示的DNA分子； 2)序列表中序列2自5’端第87至第2990位核苷酸所示的DNA分子； 3)序列表中序列2所示的DNA分子； 4)在严格条件下与I)或2)或3)限定的DNA序列杂交且编码植物黄矮病抗性相关蛋白的DNA分子； 5)与I)或2)或3)限定的DNA序列具有90%以上同源性且编码植物黄矮病抗性相关蛋白的DNA分子。
4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。
5.一种培育转基因植物的方法，是将权利要求2或3所述基因导入目的植物中，得到黄矮病抗性高于所述目的植物的转基因植物。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述目的植物为单子叶植物或双子叶植物；所述单子叶植物优选为小麦。
7.一种培育转基因植物的方法，是将抑制权利要求2或3所述基因表达的物质导入目的植物中，得到黄矮病抗性低于所述目的植物的转基因植物；所述目的植物为含有权利要求2或3所述基因的植物。
8.如权利要求5至7中任一所述的方法,其特征在于所述黄矮病是由黄矮病病毒BYDV-GAV株系引起的。
9.用于抑制权利要求2或3所示基因表达的干扰载体，是将TiRB-RIF片段和TiRB-RIR片段插入出发载体得到的重组质粒；所述TiRB-RIF片段为序列表的序列3自5’末端第I至628位核苷酸所示的双链DNA片段，所述TiRB-RIR片段为序列表的序列3自5’末端第783至1170位核苷酸所示的双链DNA片段。
10.如权利要求9所述的干扰载体，其特征在于所述干扰载体为将序列表的序列3所示的双链DNA分子插入pAHC25载体的多克隆位点得到的重组质粒。
全文摘要
本发明公开了一种植物抗黄矮病关键蛋白TiRB及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与植物黄矮病抗性相关的由序列1衍生的蛋白质。将TiRB基因导入小麦，该基因过表达的转基因小麦对黄矮病的抗性明显提高，抗病小麦中所述TiRB基因表达抑制则使该植株丧失对黄矮病的抗性，说明所述TiRB基因是植物黄矮病抗性关键蛋白。植物黄矮病抗性关键蛋白TiRB及其编码基因可用于提高植物的黄矮病抗性，对植物育种具有重大价值。本发明具有重要的理论及实际意义，在植物的遗传改良中将发挥重要作用。
文档编号C12N15/63GK102863523SQ20121035863
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者张增艳, 汪信东, 徐惠君, 杜丽璞, 辛志勇 申请人:中国农业科学院作物科学研究所