【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物基因工程，尤其涉及一种提高马铃薯对晚疫病抗性的基因及应用。
技术介绍
1、我国是世界上马铃薯种植和消费第一大国，马铃薯种植史已有400多年。由致病疫霉(phytophthora infestans)引起的马铃薯晚疫病是马铃薯生产上的毁灭性病害，被列为世界粮食作物第一大病害，曾在1845-1850年间引起爱尔兰大饥荒，导致100多万人死亡。自80年代起，晚疫病在我国马铃薯主产区普遍发生，危害呈上升趋势，一般流行年份造成马铃薯产量损失10％-30％，严重流行年份可达50％以上，严重时甚至绝产。晚疫病的防治已成为马铃薯生产和育种中优先考虑的目标之一。在我国，主要依靠化学药剂来防治晚疫病，其中以甲霜灵应用最为广泛，有研究证实，在晚疫病发生前用药可以实现99.9％的有效防治。但是，单一化学杀菌剂的长期使用易使致病疫霉菌产生抗药性，如在山西、河北等地甲霜灵等已经不适于晚疫病的防治。培育抗晚疫病品种成为马铃薯育种的主要目标之一。
2、类胡萝卜素合成抑制剂硝磺草酮以对羟基苯基丙酮酸双氧化酶(hppd)为靶标，阻断质体醌和生育酚的合成，导致光合作用中电子传递过程受阻，最终使植物白化死亡。类胡萝卜素主要是含有40个碳原子的萜类色素，其中的玉米黄质是脱落酸的前体。脱落酸是重要的植物激素，不仅参与调控植物的生长发育，而且在植物响应、抵御生物胁迫和非生物胁迫等方面具有重要作用。采用低浓度的硝磺草酮、氟咯草酮等药剂来处理马铃薯非但不导致农作物的死亡，而且诱导依赖被脱落酸拮抗的水杨酸信号，激活包括stwrky40基因(pgsc0
3、wrky转录因子是植物特有的锌指型转录调控因子，其氨基端为高度保守的wrkygqk序列。wrky转录因子的dna结合结构域特异性结合tgac(c/t)序列(即w box)，调控多个植物抗病、抗逆和抗衰老基因的表达。wrky基因并非组成型表达，其表达具有快速、瞬时等特点，受到病原微生物、干旱、低温、水杨酸等的诱导，同时其表达还具有组织特异性，参与植物体内的各种生理过程。拟南芥中wrky家族超过一半的成员被病原微生物或水杨酸处理诱导表达，在植物抗病反应中发挥重要作用。例如atwrky70基因缺失突变体增强了植物对坏死营养型病原菌灰霉菌的抗性，而与之相反的是，wrky7、wrky11、wrky17、wrky48、wrky38和wrky62等基因的缺失突变体则表现出对丁香假单胞菌的抗性。拟南芥中atwrky40被病原微生物诱导表达，且在植物抗病反应中与atwrky18、atwrky60相互作用，其中atwrky40为转录抑制因子，而atwrky18和atwrky60为转录激活因子。因此研究stwrky40基因在类胡萝卜素合成抑制剂激发的马铃薯抗晚疫病中的正向调控作用，揭示该转录因子抗晚疫病的分子机理，对于优良抗性品种的培育、抗性品种的合理利用及马铃薯晚疫病的持久防治具有重要意义。
4、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：在我国主要依靠化学药剂来防治晚疫病，如百菌清、氢氧化铜、吡唑醚菌酯、代森锰锌、代森锌、精甲霜灵、烯酰吗啉、双炔酰菌胺、嘧菌酯、肟菌酯、噁唑菌酮、氟啶胺、氰霜唑等，其中，以氟啶胺登记数量最多，其次是代森锰锌、嘧菌酯和氰霜唑，一个生长季内需要多次施药，不仅用药成本高企，同时多次用药也必然伴随着人工成本的上升，而且化学药剂的长期不合理使用易使致病疫霉产生抗药性，导致杀菌剂药效降低甚至失效。另外，化学药剂的不规范使用易带来面源污染，不仅影响土壤和水体环境，而且降低农产品品质。利用抗病基因培育抗病品种是防治马铃薯晚疫病最经济有效的措施，培育抗晚疫病品种成为马铃薯育种的主要目标之一。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种提高马铃薯对晚疫病抗性的基因及应用。
2、本专利技术是这样实现的，一种提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，所述提高马铃薯对晚疫病抗性的基因stwrky40，包含所述基因stwrky40全长的开放阅读框，所述开放阅读框具有如seq id no：1所示的核苷酸序列。
3、基因stwrky40受类胡萝卜素抑制剂诱导表达。
4、基因stwrky40及其编码的马铃薯wrky类转录因子stwrky40与马铃薯抗晚疫病相关。
5、基因stwrky40在马铃薯抗晚疫病的防御反应中具有正调控作用。
6、进一步，以强启动子camv 35s驱动马铃薯中所述基因stwrky40表达，超量表达该基因能够提高马铃薯对晚疫病的抗性。
7、基因stwrky40具有核苷酸序列如seq id no：2所示的特异性基因片段，沉默所述特异性基因片段可降低所述基因stwrky40的表达量，降低该基因能够降低马铃薯对晚疫病的抗性。
8、本专利技术的另一目的在于提供一种提高马铃薯对晚疫病抗性的基因在马铃薯抗晚疫病品种培育中的应用，利用该基因改良马铃薯及其他作物的抗病性状，培育出抗病转基因新品种。
9、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
10、第一，与传统的抗病育种技术相比，植物抗病基因工程技术可以突破物种间的生殖隔离和远缘杂交不亲合性，在较短的时间内实现目标性状的定向改良，给作物提供更为全面而持续、广谱且特异的保护。
11、本专利技术通过，植物抗病基因工程技术，发现stwrky40基因在马铃薯抗晚疫病反应中起正调控作用，即上调stwrky40基因能够提高马铃薯对晚疫病的抗病能力，抑制stwrky40基因降低马铃薯对晚疫病的抗病能力。
12、stwrky40基因在植物体内过量表达时，可以转录激活一系列下游抗病功能基因的表达，赋予转基因植物良好的抗病效果。
13、第二，本专利技术以强启动子camv 35s和马铃薯stwrky40基因构建载体，通过农杆菌gv3101在马铃薯商业品种desiree上瞬时表达stwrky40基因。晚疫病抗性检测发现，与野生型对照相比，瞬时超量表达stwrky40基因的马铃薯材料对晚疫病抗性显著增强，说明提高stwrky40基因表达能够提高马铃薯对晚疫病的抗性。而利用病毒介导的基因沉默(virus-induced gene silencing，vigs)技术沉默stwrky40基因的马铃薯材料对晚疫病抗性显著减弱，说明stwrky40基因正向调控马铃薯对晚疫病的抗性，该基因可应用于马铃薯抗晚疫病的基因工程改良中。
14、第三，本专利技术的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：本专利技术以强启动子camv 35s和马铃薯stwrky40基因构建载体，转化具有优良品质和高产的马铃薯商业品种desiree，在国际上首次获得了超量表达stwrky40基因的转基因马铃薯。与野生型对照相比，超量表达stwrky40基因的马铃薯材料对晚疫病抗性显著增强，因此该转基因马铃薯为高抗晚疫病的新品种。
15本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，其特征在于，所述提高马铃薯对晚疫病抗性的基因StWRKY40，基因序列如SEQ ID NO.1所示。
2.如权利要求1所述的提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，其特征在于，基因StWRKY40受类胡萝卜素抑制剂诱导表达。
3.如权利要求1所述的提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，其特征在于，基因StWRKY40及其编码的马铃薯WRKY类转录因子StWRKY40与马铃薯抗晚疫病相关。
4.如权利要求1所述的提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，其特征在于，基因StWRKY40在马铃薯抗晚疫病的防御反应中具有正调控作用。
5.如权利要求1所述的提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，其特征在于，以强启动子CaMV35S驱动马铃薯中所述基因StWRKY40表达，超量表达该基因能够提高马铃薯对晚疫病的抗性。
6.如权利要求1所述的提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，其特征在于，基因StWRKY40具有核苷酸序列如SEQ ID NO：2所示的特异性基因片段，沉默所述特异性基因片段可降低所述基因StWRKY40的表达量。
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1.一种提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，其特征在于，所述提高马铃薯对晚疫病抗性的基因stwrky40，基因序列如seq id no.1所示。
2.如权利要求1所述的提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，其特征在于，基因stwrky40受类胡萝卜素抑制剂诱导表达。
3.如权利要求1所述的提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，其特征在于，基因stwrky40及其编码的马铃薯wrky类转录因子stwrky40与马铃薯抗晚疫病相关。
4.如权利要求1所述的提高马铃薯对晚疫病抗性的基因，其特征在于，基因stwrky40在马铃薯抗晚疫病的防御反应中具有正调控作用。
【专利技术属性】
技术研发人员：钟巍然，刘海峰，马强，杨津，
申请(专利权)人：重庆市农业科学院，
类型：发明
国别省市：
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