水稻抗褐飞虱基因Bph9克隆及抗性分子机理研究

水稻是我国最重要的粮食作物，褐飞虱是水稻生产中的主要虫害，利用抗褐飞虱基因培育抗虫水稻品种是褐飞虱综合防治中最为经济有效的方法。为防范单基因抗褐飞虱品种大面积种植后出现抗性丧失问题，有必要进一步拓宽抗褐飞虱基因的材料来源，克隆出抗性谱不同的抗褐飞虱基因，不同抗褐飞虱基因间相互组合和作用，将会为新育成的水稻品种提供更加稳定和持久的抗性。在前期精细定位水稻抗褐飞虱基因Bph9、培育抗褐飞虱基因Bph9近等基因系基础上，本课题旨在进一步分离克隆水稻抗褐飞虱基因Bph9，从分子、细胞、生化、生理方面阐明其生物学功能及抗性分子作用机理，明确其对水稻生长发育、产量和其他农艺性状的影响，为我国水稻育种界进行抗褐飞虱分子设计育种及抗褐飞虱多基因聚合育种提供理论依据和基因资源。

水稻是我国最重要的粮食作物，褐飞虱是水稻生产中的主要虫害，利用抗褐飞虱基因培育抗虫水稻品种是褐飞虱综合防治中最为经济有效的方法。为防范单基因抗褐飞虱品种大面积种植后出现抗性丧失问题，有必要进一步拓宽抗褐飞虱基因的材料来源，克隆出抗性谱不同的抗褐飞虱基因，不同抗褐飞虱基因间相互组合和作用，将会为新育成的水稻品种提供更加稳定和持久的抗性。在前期精细定位水稻抗褐飞虱基因Bph9、培育抗褐飞虱基因Bph9近等基因系基础上，本课题证明BPH9近等基因系对褐飞虱各生物型如生物型I、II及III均表现很强的抗性，表明BPH9为一广谱抗性的抗褐飞虱基因。并通过转基因互补实验确认克隆水稻抗褐飞虱基因BPH9，并获得其授权专利。BPH9编码一个CC-NBS-NBS-LRR类蛋白。BPH9基因在水稻中组成性水平，不受褐飞虱取食诱导。通过BPH9启动子融合GUS报道基因载体确定BPH9基因表达于褐飞虱取食水稻部位，即导管和筛管周围的薄壁细胞。项目还通过水稻全基因组芯片、定量PCR技术，分析了褐飞虱取食前后BPH9近等基因系和受体感虫亲本9311基因表达变化情况，表明未经褐飞虱取食刺激时，BPH9近等基因系本底水平的防御能力就强于9311（上调基因多与抗性相关）；受褐飞虱取食诱导后，BPH9近等基因系相较于感虫材料9311能够对褐飞虱刺激产生更快更强的防御能力。项目应用宿主选择性实验、存活率实验、虫体增重测量和蜜露等研究方法，确定抗褐飞虱基因BPH9对褐飞虱表现为趋避性和抗生性。本课题研究结果表明BPH9不影响水稻重要农艺性状，确定了BPH9在抗褐飞虱分子设计育种中具有重要的应用价值。通过设计开发与BPH9紧密连锁、在育种中便于应用的分子标记，连同Bph9近等基因系提供我国水稻育种界给育种家进行抗褐飞虱水稻育种。