CIE1在提高植物抗病性中的应用

本发明属于生物技术和植物学领域，更具体地，本发明涉及调节植物抗病性的方法。

背景技术：

1、农作物的病虫害一直是威胁粮食生产安全最严重的因素，培育抗病虫害的作物品种意义重大。植物病虫害造成农作物减产、品质下降，是世界各国农业生产中的主要威胁。培育抗病虫品种是农作物抗病虫绿色防控的重要手段，而植物免疫学是抗病虫育种的理论基础。

2、禾本科植物水稻是我国最重要的粮食作物，目前对水稻生产威胁较大的病害包括稻瘟病、纹枯病、白叶枯等，其中稻瘟病被认为对水稻生产威胁最大，是影响水稻产量提高的重要制约因素。

3、在稻瘟病中，稻瘟病菌(magnaporthe oryzae)细胞壁中的几丁质(chitin)作为一类保守的病原菌相关分子模式(pathogen associated molecular pattern，pamp)，可以被植物细胞膜上的细胞表面受体(pamp recognition receptor，prr)oscerk1间接识别，通过磷酸化的方式激活下游一系列生化生理反应，从而增强植物对病原菌的抗病性。这一机制也存在于白叶枯中。

4、禾本科植物的病虫害一直是威胁粮食生产安全最严重的因素，培育抗病虫害的植物品种意义重大。田间环境复杂，植物同时面临多种病虫的侵害，植物品种最理想的性状应该是抗逆和保证产量，所以在研究中农艺性状与抗逆性状都应该被考虑。本领域中亟待对于植物进行农艺性状与抗逆性状改良有用的研究。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供cie1在提高植物抗病性中的应用。本发明揭示了cie1基因作为一种e3泛素连接酶，泛素化oscerk1并抑制其激酶活性，进而对植物的抗病性造成影响；通过下调cie1基因可以逆转这一状况。本发明对于植物性状的遗传改良具有重要意义。

2、在本发明的第一方面，提供一种提高植物抗病性的方法，所述方法包括：下调植物中cie1的表达或活性，或抑制cie1与cerk1的相互作用。

3、在一种或多种实施方式中，所述的下调、抑制表示显著性的下调、抑制，如下调或抑制20％、40％、60％、80％、90％或更低。

4、在一种或多种实施方式中，所述下调植物中cie1的表达或活性，或抑制cie1与cerk1的相互作用的方法包括：抑制cie1对cerk1的泛素化；在所述植物中敲除或沉默cie1的编码基因，或抑制cie1的活性。

5、在一种或多种实施方式中，所述方法包括：利用crispr/cas9技术进行基因编辑从而敲除cie1的编码基因，或以特异性干扰cie1的编码基因表达的干扰分子来沉默cie1，或以同源重组的方法敲除cie1编码基因，或在含有cie1的植物中将cie1进行功能丧失性突变。

6、在一种或多种实施方式中，所述利用crispr/cas9技术进行基因编辑从而敲除cie1的编码基因的方法包括：编辑cie1基因的cds区域造成核苷酸移码突变，从而引发该基因功能缺失；或，以表达终止子抑制cie1的编码基因的表达。

7、在一种或多种实施方式中，所述提高植物抗病性包括选自下组：提高植物对稻瘟病的抗病性(包括减少植物稻瘟病发病时的病斑面积、降低稻瘟病发病时的相对真菌生物量)；提高植物对白叶枯的抗病性；促进植物对几丁质处理的活性氧迸发响应；增加植物对几丁质处理的活性氧总量。

8、在一种或多种实施方式中，所述的cie1包括选自下组：(i)具有seq id no:2所示氨基酸序列的多肽；(ii)将如seq id no:2所示的氨基酸序列经过一个或几个(如1-20个，1-10个，1-5个，1-3个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，具有所述调控性状功能的、由(i)衍生的多肽；(iii)氨基酸序列与seq id no:2所示氨基酸序列的同源性≥80％(较佳地≥85％，≥90％，≥95％或≥98％)，具有所述调控性状功能的多肽；(iv)在seq idno:2所示氨基酸序列的多肽的n或c末端添加标签序列或酶切位点序列，或在其n末端添加信号肽序列后形成的多肽。

9、在本发明的第二方面，提供一种cie1下调剂(包括cie1与cerk1相互作用的下调剂)的用途，用于提高植物抗病性；所述cie1下调剂包括：针对cie1的crispr基因编辑试剂、同源重组试剂或定点突变试剂，所述试剂将cie1进行功能丧失性突变；cie1泛素化抑制剂；特异性干扰cie1的编码基因表达的干扰分子。

10、在一种或多种实施方式中，所述下调剂包括：编辑cie1基因的cds区域造成核苷酸移码突变的试剂；更佳地，所述下调剂包括：在cie1基因第716位与第717位之间插入1个碱基(如腺嘌呤)的基因编辑试剂，或在cie1基因第716位缺失1个碱基的基因编辑试剂；或

11、所述提高植物抗病性包括：提高植物对稻瘟病的抗病性(包括减少植物稻瘟病发病时的病斑面积、降低稻瘟病发病时的相对真菌生物量)；提高植物对白叶枯的抗病性；促进植物对几丁质处理的活性氧迸发响应；增加植物对几丁质处理的活性氧总量。

12、在一种或多种实施方式中，所述cie1蛋白具有e3泛素连接酶活性，其通过泛素化cerk1从而抑制cerk1的激酶活性，进而影响植物对稻瘟病和/或白叶枯的抗病性；所述cie1泛素化抑制剂抑制cie1蛋白对cerk1的泛素化(维持/增强cerk1的激酶活性，促进植物对稻瘟病和/或白叶枯的抗病性)。

13、在本发明的第三方面，提供一种定向选择或鉴定植物的方法，所述方法包括：鉴定测试植物中的cie1蛋白的表达或活性；若该测试植物的cie1蛋白呈现低表达或不表达，或呈现低活性或无活性，则该测试植物的抗病性高或正常；若该测试植物的cie1蛋白呈现正常表达或高表达，或呈现正常活性或高活性，则该测试植物的抗病性低或异常。

14、在一种或多种实施方式中，所述低表达或低活性，是指与同类或同种植物的cie1表达或活性的平均值相比，测试植物cie1表达或活性具有统计学意义的降低；如降低5％、10％、15％、20％、40％、60％、80％、90％或更低。

15、在一种或多种实施方式中，所述高表达或高活性，是指与同类或同种植物cie1的表达或活性的平均值相比，测试植物cie1表达或活性具有统计学意义的提高；如提高5％、10％、15％、20％、40％、60％、80％、90％或更高。

16、在本发明的第四方面，提供一种筛选提高植物抗病性的物质(潜在物质)的方法，包括：

17、(1)将候选物质加入到表达cie1的体系中；

18、(2)检测所述体系，观测其中cie1的表达或活性；

19、若其表达或活性提高，则表明该候选物质为可用于调节植物的稻瘟病和/或白叶枯抗病性的物质。

20、在一种或多种实施方式中，所述的植物包括：表达cie1基因的植物(较佳地还表达cerk1)；

21、所述表达cie1基因的植物较佳地包括：水稻、大麦、小麦、燕麦、黑麦、玉米、高粱。

22、在一种或多种实施方式中，所述稻瘟病为由稻瘟病菌(magnaporthe oryzae)引发的疾病；所述白叶枯为由白叶枯病菌(xanthomonas oryzae pv.oryzae)引发的疾病。

23、在一种或多种实施方式中，所述的上调、促进、提高或增强表示显著性的上调、促进、提高或增强，如上调、促进、提高或增强5％、10％、15％、20％、40％、60％、80％、90％或更高。

24、在一种或多种实施方式中，所述的减少、降低、弱化、减弱、抑制或下调表示显著性的减少、降低、弱化、减弱、抑制或下调，如减少、降低、弱化、减弱、抑制或下调5％、10％、15％、20％、40％、60％、80％、90％或更低。

25、本发明的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。