抗病植物及其培育方法技术

本发明专利技术的研究课题就是提供一种转基因抗病植物并可适当诱导防御反应，以及培育该植物的方法。本发明专利技术提供一种表达盒，该表达盒包括可使组成型、诱导型、器官特异型或发育期特异型基因表达的启动子以及编码该启动子调控的诱导物蛋白基因。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抗病植物的培育方法，还涉及用于培育抗病植物的基因表达盒以及通过该方法培育出的转基因抗病植物。
技术介绍
植物虽然不像在动物中具有常见的免疫系统，但是植物体内确有一种特有的机制可自身防御病原体。例如，高等植物的过敏反应(hypersensitive response，HR)就是，植物感染部位的细胞迅速自融在局部将病原体包围，植物对病原体的侵入产生一种能动的防御性反应。已知这种反应是非亲和的宿主-病原体之间的相互作用以及非宿主-病原体之间相互作用的结果所致而产生的。这里所说的自融(cell suicide)可以看作是局部性程序细胞死亡(Dangl et al.Plant Cell81793-1807(1996))。除了引起HR机制，还诱导其它的防御反应(Hammond-Kosack and JonesPlant Cell 81773-1791(1996))如活性氧(active oxygen species)的产生、细胞壁的加强、植物抗毒素的产生、PR蛋白质等的有关防御蛋白质的生物合成。除了这种局部防御措施外，很多情况下，在植物非感染部位也加大了防御反应如PR蛋白质的积累等，结果导致整个植物体具有防御性。它被称作整体获得性抗性(systemicacquired resistance，SAR)，持续数周或数周以上，整个植物对继发性感染则具有抗性(Sticher et al.Annu Rev Phytopathol 35235-270(1997))。植物启动如上所述高度分化的最初防御反应是直接或间接地由侵入的病原体所产生的被称作“诱导物(elicitor)”的分子识别性。而且科学家(Yang et al.Genes Dev 111621-1639(1997))认为作为防御措施的初期反应其中复杂信号逐级扩大是非常重要，所述复杂信号逐级扩大是指植物被感染后迅速产生活性氧或可逆蛋白质磷酸化。所述诱导物分子涉及很多种，它包括所谓的非特异性诱导物(elicitor)，例如寡糖类即很多菌类细胞壁成分壳多糖/脱乙酰壳多糖或葡聚糖的分解产物、或者如植物细胞壁的寡半乳糖醛酸，以及品种特异性诱导物如AVR9等病原菌的非病原性基因产物(Avr基因产物)或者具有中间特异性类型的诱导物如诱导物蛋白(elicitin)等(BollerAnnu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol46189-214(1995))。Harpin是一种源于细菌的蛋白质诱导物，其诱导非宿主植物过敏进而导致细胞死亡(Wei et al.Science 25785-88(1992)，He et al.Cell731255-1266(1 993))。Harpin(harpinEa)最初源于洋梨和苹果的病原菌Erwinia amylovora Ea321菌株系，以及通过包含hrp基因簇的粘粒转化形成的大肠杆菌转化体，并作为最早的源于细菌的HR诱导物蛋白质纯化，且克隆出编码该蛋白质的hrpN基因(Wei et al.Science25785-88(1992))。后来，又在豆类的病原菌即丁香假单胞菌丁香致病变种(Pseudomonas syringae pv.Syringae)61菌株系，通过筛选大肠杆菌基因表达文库和烟草叶上HR的活性作为指标经过鉴定并确定为由hrpZ基因编码的harpinpss(He et al.Cell 731255-1266(1993)以及特表平8-510127)。这两个harpin的同源性很低，只不过在22个氨基酸上看到比较高的同源性。而且关于harpin的病原性的作用机理至今还不清楚。除了上述的病原菌外，第3个蛋白质从番茄的病原菌即茄植物杆菌(Pseudomonas solanacearum)GMI 1000菌株系中鉴定出PopA蛋白质(Arlat et al.EMBO.J.13543-553(1994))，所述PopA蛋白质在非宿主的烟草里作为诱导HR的蛋白质(由PopA编码)。PopA基因与hrpN基因和hrpZ基因不同，PopA基因位于hrp簇的外侧，但受hrp调节子的调控，这一点与其它基因一致。以上所述3种蛋白质是一种富含甘氨酸的热稳定蛋白质，在非宿主烟草植物上诱导HR，至少在离体条件下依赖于hrp蛋白质分泌到细胞外。除此之外，其它报道还有HrpW蛋白质(Charkowski et al.J.Bacteriol.1805211-5217(1998))具有与上述相同功能的蛋白质源于丁香假单胞菌番茄致病变种(Pseudomonas syringaepv.Tomato)DC3000菌株系，HrpZpst蛋白质、HrpZpsg蛋白质(Preston etal.Mol.Plant-Microbe.Interact.8717-732(1995))作为harpinpss同系物，harpinEch蛋白质(Bauer et al.Mol.Plant-Microbe. Interact.8484-491(1995))和hrpNEcc蛋白质(Cui et al.Mol.Plant-Microbe.Interact.9565-573(1996))作为harpinEa同系物。由harpin而导致的局部坏死斑的形成并不是由于harpin的细胞毒性而导致所谓的坏死(necrosis)，从各种代谢抑制物的研究明确得知它是植物进行的一种阳性反应而导致的细胞死亡(He et al.Mol.Plant-Microbe.Interact.7289-292(1994)以及He et al.Cell.731255-1266(1993))，这种细胞过敏死亡有人认为是程序性细胞死亡中的一种(Desikan et al.Biochem.J.330115-120(1998))。将harpinpss加入拟南芥属(Arabidopsis)培养细胞，则诱导出NADPH氧化酶中的一个主要成分即gp91-phox同系物(J.Exp.Bot.491767-1771(1998))，或促细胞分裂剂激活性蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAP)(Desikan et al.Planta.21097-103(1999))，所述NADPH氧化酶在抗病反应的初期中氧化爆发作用(oxidative burst)起着非常重要的作用。进而harpin对整个植物来说可以赋予整体获得性抗性(SAR)。例如，通过人工方法将harpinEa注入到植物细胞内则可以将水杨酸或NIM基因介导的SAR诱导至拟南芥属(Arabidopsis)植物(Dong et al.The Plant J.20207-215(1999))，另外，harpinpss可以诱导黄瓜的SAR，并且对真菌、病毒、细菌可赋予广谱抗性(Strobel et al.Plant J.9431-439(1996))。因此，有报告分析，将纯化的harpin通过人工的方法注入或者喷洒于植物体上可诱导细胞过敏死亡或获得性抗性反应(特表平11-506938、Strobel et al.Plant J.9431-439(1996)以及Dong et al.The Plant本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转基因抗病植物，其通过使用表达盒进行转化，所述表达盒包括可使组成型、诱导型、器官特异型或发育期特异型基因表达的启动子以及编码该启动子调控的诱导物蛋白基因，所述植物用于诱导防御反应使有效量的诱导物蛋白可进行组成型、诱导型、器官特异型或发育期特异型表达。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高仓由光，井上康宏，桑田茂，堤史树，石田佑二，
申请(专利权)人：日本烟草产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]