表达casar的真菌抗性植物的利记博彩app
【专利说明】
[0001] 申请人要求2012年11月13日提交的EP12192316. 3的优先权，该专利在此完整 引入作为参考。
技术领域
[0002] 本发明设及提高植物、植物部分和/或植物细胞对真菌病原体的抗性，尤其是对 柄诱菌目（Pucciniales)的病原体，例如大豆诱菌的抗性的方法。该通过与野生型植物、野 生型植物部分和/或野生型植物细胞相比提高植物、植物部分和/或植物细胞中CASAR蛋 白的表达和/或活性来达到。
[0003] 此外，本发明设及对真菌病原体具有提高的抗性，尤其是对柄诱菌目的病原体， 例如大豆诱菌具有提高的抗性的转基因植物、植物部分和/或植物细胞；设及包含与编码 CASAR蛋白的序列相同或同源的序列的重组表达载体。
【背景技术】
[0004] 农作物植物的栽培主要服务于人类和动物粮食的生产。单作（现在的规则）对流 行病样传播的疾病高度敏感。结果是产率显著降低。到目前为止，病原生物主要通过使用 农药来控制。现在，直接修饰植物或病原体的遗传素质的可能性也对人类开放。
[0005] 抗性通常描述植物阻止或至少减少有害病原体的侵袭和建群的能力。可 W在植物抵御植物病原生物建群的天然存在的抗性中分辨出不同的机制。病原体 和宿主之间的该些特异性相互作用决定感染的过程（Schopfer和化ennicke(1999) Pflanzenphysiologie,SpringerVerlag,Berlin-Heidelberg,德国）。
[0006] 对于小种特异性抗性（racespecificresistance,也称为宿主抗性），在相容和 不相容相互作用之间进行区分。在相容相互作用中，相互作用存在于致病病原体和敏感植 物之间。病原体存活，且可W建立生殖结构，而宿主大部分相继死亡。另一方面，在病原体 感染植物但其生长在微弱发展症状之前或之后受抑制（大部分通过核巧酸结合位点-富含 亮氨酸重复序列（NBS-LRR)家族的R基因的存在，见下文）时，存在不相容相互作用。在后 一种情况下，植物对该病原体具有抗性（Schopfer和化ennicke,见上文）。但是，该种类型 的抗性对某种菌株或病原体特异。
[0007] 在相容和不相容相互作用二者中，存在宿主对病原体的防御性和特异性反应。但 是，在自然界中，该种抗性通常由于病原体的新的致病小种的快速进化发展而被克服（Neu 等（2003)American切topathol.Society,MPMI16No. 7:626-633)。
[0008] 大多数病原体具有植物物种特异性。该意指病原体可W在某些植物物种中但不在 其他植物物种中诱发疾病Ofeath(2002)Can.J.PlantPathol. 24:259-264)。某些植物物种 中对病原体的抗性称为非宿主抗性。非宿主抗性提供对植物病原体的强烈、广泛和持久的 防护。提供非宿主抗性的基因提供了在非宿主植物中强烈、广泛和持久地防护某些疾病的 机会。尤其是，该种抗性对病原体的不同菌株有效。
[0009] 真菌分布于全世界。迄今已知约100 000种不同的真菌物种。其中的诱菌非常重 要。它们可w具有至多五个不同抱子阶段（性抱子、春抱子、夏抱子、冬抱子和担抱子）的 复杂发育周期。
[0010] 在病原真菌感染植物期间，通常观察到不同的阶段。植物病原真菌和它们的潜 在宿主植物之间相互作用的第一阶段对真菌对植物的建群具有决定性。在感染的第一阶 段，抱子附着于植物表面，萌发，真菌侵入植物。真菌可W通过已存在的孔口如气孔、皮孔、 hydatode和创伤侵入植物，或者可W由于机械力及借助于细胞壁消化酶而直接侵入植物表 皮。发展特异性感染结构用于侵入植物。
[0011] 植物在识别潜在病原体后立即开始引出防御反应。大多数情况下，通过所谓的 PAMP受体（一类识别保守的病原体相关分子（例如鞭毛蛋白或壳多糖）的跨膜受体样激 酶）感应病原体的存在。受体样激酶（RLK)是W通过跨膜结构域与胞质激酶连接的胞外 结构域为特征的信号发放蛋白。此结构表明RLK接收外部信号，将它们转导入细胞。在植 物中，RLK首先设及发育调节、病原体反应和识别事件。（SantiagoAMorillo和化ansE Tax(2006)Functionalanalysisofreceptor-likekinasesinmonocotsanddicots. CurrentOpinioninPlantBiology9:460 - 469)。
[0012] PAMP受体下游的植物激素唾液酸（SA)、莱莉酸（JA)和己締巧T)在不同防御反应 的调节中发挥重要作用。取决于不同植物激素的比例，宿主细胞引出不同的防御反应。通 常，SA依赖性防御与对活体营养型化iotrophic)病原体的抗性关联，而JA/ET依赖性防御 反应对死体营养性（necrotrophic)病原体（和昆虫）具有活性。
[0013] 除局部防御反应外，受病原体局部攻击的植物诱导"全植物"持久系统性防御反 应，称为系统性获得性抗性（SAR)。SAR与大范围基因（所谓的PR或"致病相关"基因）诱 导、活性氧类别（R0巧爆发、己締产生和唾液酸（SA)累积相关。
[0014] Lee和Hwang(Planta2005, 221 卷：790 - 800)显示，称为SAR8. 2("辣椒炬apsi州m mnuunOMT'也称为CASAR)的基因由于细菌和真菌病原体感染、非生物引发因素及通过 诸如干旱、盐和低温的环境胁迫而系统性累积在辣椒叶中。CASAR在拟南芥中的异位表 达导致包括AtPR-1、A巧R-4和AtPR-5的PR基因的组成型表达。此外，CASAR在拟南芥 中的过表达增强对了香假单胞菌番茄致病变种（Pseudomonassyringaepv.Tomato)、 F'usariumoxysporumf.sp.matthiolae或灰葡萄抱霉炬otiytiscinerea)感染的抗性 (Lee和Hwang,PlantMolecularBiology(2006) 61:95 - 109)。此外，Lee和Hwang(Plant MolecularBiology(2006)61:95 - 109)等显示，纯化的重组CASAR蛋白和转基因植物的粗 蛋白提取物对一些植物病原真菌显示抗真菌活性。
[0015] Lee和Hwang(PlantMolecularBiology(2006)61:95 - 109)未证明对半死体营养 型化eminecrotrophic)真菌，尤其是对柄诱菌目的真菌病原体（诱菌）的增强的抗性或抗 真菌活性。该组具体的真菌病原体表征为独特的生活周期。
[0016] 例如，大豆诱菌豆馨层诱菌（Phakopsorapachyrhizi)直接侵入植物表皮。跨过表 皮细胞后，真菌到达叶肉的细胞间隙，真菌在其中开始散布至整个叶片。为了获得营养物， 真菌侵入叶肉细胞，并在叶肉细胞内侧发展吸器。在侵入过程中，所侵入的叶肉细胞的质膜 保持完整。因此，大豆诱病真菌与大豆建立活体营养型相互作用。
[0017] 活体营养型植物病原真菌（如大豆诱菌和所有其他诱菌）使其营养依赖于植物活 细胞的代谢。与其他诱菌、白粉病真菌或卵菌病原体（如疫霉属（Phyto地thora)或霜霉 属（Peronospora)) -样，该类真菌属于活体营养型真菌。死体营养型植物病原真菌使其营 养依赖于植物的死细胞，例如来自镶抱属（Pusarium)、丝核菌属烟lizoctonia)或球腔菌 属（Mycospaerella)的物种。大豆诱菌占据中间位置，因为它直接侵入表皮，随后所侵入 的细胞坏死。侵入后，真菌变换为强制性活体营养型生活周期。基本遵循该种感染策略的 活体营养型真菌病原体亚组为半死体营养型。与半死体营养型病原体不同，半活体营养型 化endbiotrophic)病原体W活体营养方式短时期生活，随后开始杀死宿主细胞和/或宿主 生物，即在其生活周期的剩余时间变为死体营养型生活周期。
[0018] 大豆诱病最近变得日益重要。该疾病可W由活体营养型诱菌豆馨层诱菌和山马幢 层诱菌（Phakopsorameibomiae)引起。它们隶属于担子菌口炬asidiomycota)柄诱菌目