利用HIGS技术培育条锈菌抗性植物的方法及其所用的蛋白质与相关生物材料

本发明属于遗传工程，具体涉及利用higs技术培育条锈菌抗性植物的方法及其所用的蛋白质与相关生物材料。

背景技术：

1、由条形柄锈菌小麦专化型(条锈菌，puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的条锈病(黄疸病)是世界小麦种植区的一种毁灭性病害。引起的产量损失因品种抗性、病害发展速度和持续时间不同而有很大差异，如果高感品种在适宜条锈菌生长的气候条件下，产量损失能达到100％。条锈菌毒性小种的快速变异使其克服了小麦品种中的抗病基因，并且适应了不同的环境条件，同时条锈菌夏孢子能够通过风力或人类的活动远距离传播，使得条锈病已经成为威胁全球小麦生产安全的重要病害。种植抗病品种是防控该病害最经济有效的措施。因此，该病害的防控工作要采取以培育抗病品种为主，监测预警、杀菌剂使用、适当栽培措施为辅的综合防治措施。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是挖掘条锈菌致病效应蛋白。所要解决的技术问题不限于所描述的技术主题，本领域技术人员通过以下描述可以清楚地理解本文未提及的其它技术主题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供了一种培育条锈菌抗性植物的方法，包括向目的植物中导入rna分子的编码基因，得到条锈菌抗性植物，所述条锈菌抗性植物对条锈菌的抗性高于所述目的植物，所述rna分子靶向于下述名为pst00846蛋白质的编码基因转录的mrna：

4、a1)氨基酸序列是seq id no.1的蛋白质；

5、a2)氨基酸序列是seq id no.1的89-155位的蛋白质(多肽)；

6、a3)氨基酸序列是seq id no.1的285-357位的蛋白质(多肽)；

7、a4)将seq id no.1所示的氨基酸序列经过氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与a1)所示的蛋白质具有80％以上的同一性且具有相同功能的蛋白质；

8、a5)在a1)、a2)、a3)或a4)的n端和/或c端连接标签得到的具有相同功能的融合蛋白质。

9、所述目的植物可为条锈菌的寄主植物。前述条锈菌的寄主植物具体可为小麦，进一步可为小麦品种水源11。

10、为了使a1)中的蛋白质便于纯化或检测，可在由序列表中seq id no.1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标签蛋白。

11、所述标签蛋白包括但不限于：gst(谷胱甘肽巯基转移酶)标签蛋白、his6标签蛋白(his-tag)、mbp(麦芽糖结合蛋白)标签蛋白、flag标签蛋白、sumo标签蛋白、ha标签蛋白、myc标签蛋白、egfp(增强型绿色荧光蛋白)、ecfp(增强型青色荧光蛋白)、eyfp(增强型黄绿色荧光蛋白)、mcherry(单体红色荧光蛋白)或avitag标签蛋白。

12、本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化或点突变的方法，对本发明的编码蛋白质pst00846的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本发明分离得到的蛋白质pst00846的核苷酸序列75％或75％以上同一性的核苷酸，只要编码蛋白质pst00846且具有蛋白质pst00846功能，均是衍生于本发明的核苷酸序列并且等同于本发明的序列。

13、上述75％或75％以上同一性，可为80％、85％、90％或95％以上的同一性。

14、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。例如，可在高级blast2.1中，通过使用blastp作为程序，将expect值设置为10，将所有filter设置为off，使用blosum62作为matrix，将gap existence cost，per residue gap cost和lambda ratio分别设置为11，1和0.85(缺省值)并进行检索以对氨基酸序列的同一性进行计算，然后即可获得同一性的值(％)。

15、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。

16、上述rna分子的编码基因的核苷酸序列为seq id no.2的第265到465位核苷酸。

17、上述rna分子的编码基因的核苷酸序列为seq id no.2的第853到1071位核苷酸。

18、前述蛋白质也属于本发明的保护范围。

19、本发明提供了前述蛋白质相关的生物材料，为下述任一种：

20、b1)、抑制或降低或下调所述蛋白质的编码基因的表达的rna分子或抑制或降低或下调所述蛋白质的活性或含量的rna分子；

21、b2)、表达b1)所述rna分子的编码基因；

22、b3)、含有b2)所述基因的表达盒；

23、b4)、含有b2)所述基因的重组载体、或含有b3)所述表达盒的重组载体；

24、b5)、含有b2)所述基因的重组微生物、或含有b3)所述表达盒的重组微生物、或含有b4)所述重组载体的重组微生物；

25、b6)、含有b2)所述基因的转基因植物细胞系、或含有b3)所述表达盒的转基因植物细胞系、或含有b4)所述重组载体的转基因植物细胞系；

26、b7)、含有b2)所述基因的转基因植物组织、或含有b3)所述表达盒的转基因植物组织、或含有b4)所述重组载体的转基因植物组织；

27、b8)、含有b2)所述基因的转基因植物器官、或含有b3)所述表达盒的转基因植物器官、或含有b4)所述重组载体的转基因植物器官；

28、b9)、编码前述蛋白质的核酸分子；

29、b10)、含有b9)所述核酸分子的表达盒；

30、b11)、含有b9)所述核酸分子的重组载体、或含有b10)所述表达盒的重组载体；

31、b12)、含有b9)所述核酸分子的重组微生物、或含有b10)所述表达盒的重组微生物、或含有b11)所述重组载体的重组微生物；

32、b13)、含有b9)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有b10)所述表达盒的转基因植物细胞系；

33、b14)、含有b9)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有b10)所述表达盒的转基因植物组织；

34、b15)、含有b9)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有b10)所述表达盒的转基因植物器官。

35、上述生物材料中b1)所述rna分子靶向于下述任一种基因转录的mrna：

36、b1)编码链的编码序列是seq id no.2所示的dna分子；

37、b2)编码链的编码序列是seq id no.2所示的第265到465位的dna分子；

38、b3)编码链的编码序列是seq id no.2所示的第853到1071位的dna分子。

39、上述生物材料中b2)所述编码基因是与核苷酸序列为seq id no.2的第265到465位核苷酸的dna片段反向互补的dna分子，b2)所述编码基因也可为核苷酸序列是seq idno.2的第853到1071位核苷酸的dna片段反向互补的dna分子。

40、上述生物材料中b9)所述核酸分子为编码序列是seq id no.2的cdna分子或dna分子。

41、本文中，所述载体是本领域技术人员公知的，包括但不限于：质粒、噬菌体(如λ噬菌体或m13丝状噬菌体等)、黏粒(即柯斯质粒)、ti质粒或病毒载体。具体可为pgr107和bsmv:γ。

42、本发明还提供了蛋白质或前述生物材料的下述任一种应用：

43、d1)增加小麦抗病性的能力；

44、d2)制备提高小麦抗病性的产品；

45、d3)培育抗病性提高的小麦；

46、d4)制备培育抗病性提高的小麦的产品；

47、d5)改良高抗病性小麦或制备高抗病性小麦的产品；

48、d6)小麦育种；

49、d7)抑制条锈菌的生长发育；

50、d8)制备抑制条锈菌的生长发育的产品。

51、前文所述抗病性为抗条锈病。所述条锈病具体为抗条锈菌亲和小种cyr31所引发的病害。

52、前文所述植物为如下任一种：

53、m1)双子叶植物或单子叶植物；

54、m2)禾本目植物；

55、m3)禾本科植物；

56、m4)小麦属植物；

57、m5)小麦。

58、本发明利用烟草异源表达系统发现，pst00846能够抑制bax诱导的细胞坏死，具有一定的毒性功能，进一步利用寄主诱导的基因沉默技术，对pst00846进行沉默，获得了瞬时沉默植株。接种亲和小种cyr31发现沉默植株的产孢量有所减少，抗病性增强，对小麦条锈菌具有显著抗性，可用于小麦抗条锈病遗传改良的持久材料。