水稻抗白叶枯病基因Xa7的克隆与抗病分子机制研究

白叶枯病作为水稻"三大病害"之一，严重影响水稻的生长发育与生产。水稻抗白叶枯病基因Xa7具有高抗、广谱的抗病特性，比其它抗病基因的抗性更加持久，因此Xa7基因在植物抗病机理研究与水稻育种中都具有重要价值。本申请项目在已将Xa7基因定位于水稻第6染色体上56kb区间内、并确定Xa7候选基因的工作基础上，通过候选基因的转基因功能验证，克隆Xa7基因；分析Xa7基因的启动子序列、组织表达特征与亚细胞定位情况等；研究Xa7与无毒基因avrXa7的互作模式，并利用基因芯片分析Xa7抗病途径的下游基因，初步阐明 Xa7基因的生物学功能及抗病分子机制。本申请项目的研究成果必将丰富植物抗病分子机制的理论知识，同时为水稻抗病分子育种提供新的抗源，也为抗病基因与病原菌互作模式研究增添新的素材。

水稻Xa7是一个高抗、广谱、持久的抗白叶枯病基因，在植物抗病机理研究与水稻育种中具有重要价值。课题组在已将Xa7基因定位于水稻第6染色体上56kb内、并预测了一个候选基因的基础上，获得该项目的资助，并在计划期间取得了相应的试验进展。研究表明Xa7候选基因的转基因水稻（除部分株系外）显著性提高了对白叶枯病菌的抗性，证明基因具有一定的抗病功能，但是在Xa7定位区间内仍然存在很多未知序列，也不排除Xa7的抗病性是有两个紧密连锁的基因所共同调控的。因此，通过构建水稻“镇恢084”的基因组文库和测序，获得了这段120kb序列，与日本晴预测的56kb差异非常大，结合RNA-seq和RT-PCR在多个品种中的反复验证，最终明确了两个新的Xa7候选基因，并转化到了水稻中正在植株再生，待综合分析这3个候选基因的功能后，确定Xa7基因。同时，我们还对Xa7的抗病机制进行了探索，生理测定表明Xa7基因的抗病应答中，提高了活性氧代谢酶的活性，增强了细胞对活性氧的清除能力，对细胞起到了更好的保护作用；基因芯片发现了一个基因Os03g0853200，其表达只在含有Xa7的各种水稻品种中受病菌的强烈诱导，推测是Xa7抗病应答中的一个关键调控基因。这些研究结果为Xa7基因抗病分子机理研究奠定了坚实的基础，并获得了一定的成果，发表研究论文4篇，其中SCI两篇，授权专利1项，负责人晋升副教授，培养硕士研究生3名。