一种水稻稻瘟病抗性相关基因OsCAD2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相关基因oscad2及其应用。

背景技术：

1、水稻(oryza sative)是世界上最重要的农作物，也是中国乃至世界重要的粮食作物，其产量与质量的保证关系着世界人民的粮食安全。随着人口的日益增加，人们对粮食的需求量也日益增长。据估算，到2030年，水稻的年产量需要在目前的基础上提高40％才可以满足世界人口的需求。但水稻稳定生产与增产一直受到多种病害威胁。其中，由稻瘟菌(magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病每年都造成水稻大量减产，给水稻生产带来巨大的经济损失。这种病害在水稻的苗期、分蘖期、拔节期及抽穗期等各时期都可能发生，并且极易传播，会导致大面积连片性水稻病害，轻则造成成水稻生产过程中的减产和稻米品质下降，严重情况会导致片区绝产，造成重大的经济损失，甚至导致粮食危机。因此，如何防控稻瘟病以及降低其发病率，以保障水稻的产量显得尤为重要。

2、由于稻瘟病菌在长期与植物的对抗过程中极易发生变异和进化，所以导致田间稻瘟病菌的群体实则为无性系的集合体，存在众多的生理小种，导致稻瘟病难以控制。而传统育种和化学防治效率甚低，而且化学防治更容易污染环境。并且，随着社会经济的发展，民众对绿色农业，绿色农产品的要求越来越高。因此，与常规育种技术相结合，通过生物育种手段挖掘水稻中的抗稻瘟病相关基因，利用优异抗病基因资源，不断培育水稻抗病新品种，对生产上持续有效地控制稻瘟病有着重要的意义。

3、作为植物细胞的重要基础结构，细胞壁不仅参与植物形态建成、器官发育、胞外信号识别等众多生理生化过程，而且作为病原菌入侵植物的第一道关卡，也是寄主与病原菌互作的重要场所。木质素作为植物细胞壁的重要组成成分，当病原体接触植物细胞壁后，木质素沉积过程启动，木质素的含量变化一定程度上影响了植物基础免疫。在宿主与病原菌的互作过程中，病原菌经常会靶标木质素合成通路上的蛋白以削弱宿主免疫。在植物中，肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase，cad)被报道通过催化nadph依赖的羟基肉桂醛还原成羟基肉桂醇，参与了苯丙氨酸生物合成途径的最后一步，主要参与木质素在次生细胞壁的沉积，并通过介导应激诱导的木质素化和酚类化合物的合成参与植物防御。

4、基于前期通过稻瘟菌效应蛋白靶标筛选实验，发现水稻木质素代谢通路蛋白oscad2是稻瘟菌操控水稻细胞实现侵染扩散的重要靶标之一，挖掘并克隆与oscad2相关稻瘟病抗性基因能够解决水稻持久抗病性的问题。鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新的水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2，通过对该基因的功能进行鉴定，证明oscad基因能够用于提高水稻等相关农业作物抗性的遗传改良。

2、本发明提供一种水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2，oscad2基因的全长cdna序列序列如seq id no.1所示，cdna序列全长1092bp，其编码蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。

3、本发明还提供一种水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2编码的蛋白，氨基酸序列如seq id no.2所示，编码363个氨基酸。

4、本发明还提供含有水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2的表达载体。

5、本发明还提供如上述的水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2在提高植物对稻瘟病菌抗性中的应用。

6、本发明还提供如上述的水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2或如上述的表达载体在植物抗病育种中的应用，通过在植物中过表达抗性相关基因oscad2，使稻瘟病抗性提高。

7、本发明还提供如上述的水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2的生物材料在提高植物对稻瘟病菌抗性中的应用，所述生物材料包括抗性相关基因oscad2的编码蛋白，含有抗性相关基因oscad2的表达载体、重组菌或转基因水稻株系。

8、本发明还提供一种提高植物对稻瘟病抗性的方法，通过转基因技术将oscad2基因过量表达载体转化至需改良稻瘟病抗性的品种中或利用杂交技术将oscad2基因过量表达植株中的oscad2基因导入需改良稻瘟病抗性的品种中，以提升目标品种的抗性，所述oscad2基因的cds序列如seq id no.1所示。

9、本发明的有益效果在于：

10、本发明是基于前期通过稻瘟菌效应蛋白靶标筛选实验，发现水稻木质素代谢通路蛋白oscad2是稻瘟菌操控水稻细胞实现侵染扩散的重要靶标之一。对oscad2的生理功能进行鉴定发现敲除oscad2基因会导致水稻的稻瘟病抗性降低，提高期表达水平能够增强水稻对稻瘟病的抗性，本发明首次证明了oscad2基因正调控水稻对稻瘟病的抗病性，是创制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，可应用于提高水稻等相关农业作物抗性遗传改良。

11、本发明为后续通过基因工程培育水稻稻瘟病抗性种质提供了新的基因资源，可以通过基于基因编辑的技术手段应用于生产实践中，改良水稻的稻瘟病抗性，从而保障水稻生产的安全。

技术特征：

1.一种水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2，其特征在于：oscad2基因的全长cdna序列如seq id no.1所示，其编码蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示。

2.根据权利要求1所述的一种水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2编码的蛋白，其特征在于：氨基酸序列如seq id no.2所示。

3.含有权利要求1所述的水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2的表达载体。

4.根据权利要求1所述的一种水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2在提高植物对稻瘟病菌抗性中的应用，其特征在于：通过在植物中过表达抗性相关基因oscad2，使稻瘟病抗性提高。

5.根据权利要求1所述的一种水稻稻瘟病抗性相关基因oscad2的生物材料在提高植物对稻瘟病菌抗性中的应用，其特征在于：所述生物材料包括抗性相关基因oscad2的编码蛋白，含有抗性相关基因oscad2的表达载体、重组菌或转基因水稻株系。

6.一种提高植物对稻瘟病抗性的方法，其特征在于：通过转基因技术将权利要求1所述的oscad2基因过量表达载体转化至需改良稻瘟病抗性的品种中或利用杂交技术将oscad2基因过量表达植株中的oscad2基因导入需改良稻瘟病抗性的品种中，以提升目标品种的抗性；所述oscad2基因的全长cdna序列如seq id no.1所示。

技术总结
本发明涉及植物基因工程技术领域。具体是一个介导水稻稻瘟病抗性相关基因OsCAD2的克隆、功能验证及应用，首次发现并证明OsCAD2基因在水稻抗稻瘟病反应中的正调控作用，通过基因工程方法提高OsCAD2的表达水平，可以显著的增强稻瘟病抗性，而敲除OsCAD2则降低水稻的稻瘟病抗性，本发明可应用于提高水稻等相关农作物的抗性遗传改良。

技术研发人员：唐定中,韩利波,刘成玉,李元宝
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：2024/9/23