水稻广谱和持久抗病的分子机理研究

培育对病原具有广谱和持久抗性的农作物一直是作物改良的主要目标之一。但是人们对农作物广谱和持久抗病的机理知之甚少，对具有广谱和持久抗性基因资源的认识非常有限。本项目拟以水稻的重要病害－稻瘟病、细菌性条斑病和稻曲病为分析对象，以7个既在抗白叶枯病信号传导路径上发挥功能、也可能在抗其它病害中发挥功能的抗病相关基因为出发点，鉴定对这3种病害的抗病信号传导路径的基本框架。通过分析不同抗病信号传导路径的互作，确定位于不同信号传导路径交汇点的基因，即具有广谱抗性的基因。通过分析不同信号传导路径上关键基因发挥抗病功能的分子机理，确定抗病反应中不参与病原识别的基因，即具有持久抗性的基因。通过这些抗性基因探索水稻广谱和持久抗病的分子机理。本研究结果不仅将有助于阐明植物抗病分子机理，具有重要科学意义，而且还将为培育具有广谱和持久抗病能力的水稻提供优良基因资源。

培育具有广谱和持久抗性的水稻是水稻品种改良的主要目标之一。但是人们对水稻广谱和持久抗性调控的分子机理了解非常有限，使水稻中的优良抗性基因资源没有充分和有效地被用于水稻抗性改良。我们通过对水稻主效抗病基因和抗病QTL的鉴定、分离克隆和抗病分子机理的研究、对水稻感病分子机理的研究和水稻抗性基因对其他重要农艺性状的影响，揭示了水稻与不同病原互作过程中一些特点：（1）OsMPK6具有双向功能调控水稻对白叶枯病菌的广谱抗性；（2）白叶枯病菌通过调控水稻体内铜的重新分布侵害水稻；（3）一个病原诱导顺式调控元件使水稻Xa13成为感病基因；（4）白叶枯病菌倾向利用水稻MtN3基因家族侵害水稻；（5）鉴定了多个水稻抗病QTL基因，它们属于抗病相关基因范畴；（6）水稻通过抑制病原诱导的生长素积累促进广谱抗性；（7）OsEDR1通过促进乙烯合成反向调控水稻抗细菌性病害和真菌性病害反应；（8）主效抗白叶枯病基因Xa3/Xa26位点具有持久抗性；（9）广谱抗病相关基因WRKY45也调控水稻对非生物胁迫的反应；（10）水稻抗病QTL C3H12通过依赖于茉莉酸的路径调控抗白叶枯病反应；（11）揭示了水稻－病原互作中激素和植保素的动态变化特点；（12）水稻对白叶枯病质量抗性的调控机理有独特之处：多样性；（13）具有持久抗性的Xa38(t)属于一种新类型的水稻主效抗白叶枯病基因。这些研究结果不仅为最终阐明水稻广谱和持久抗性的分子机理奠定了理论基础，也为水稻的抗性改良提供了基因资源和技术途径。