稻瘟病是水稻最严重的病害之一,与白叶枯和纹枯病一起被列为水稻三大主要病害。目前水稻中已克隆的抗稻瘟病基因大多数都为NBS-LRR类,且部分是复等位基因,这些基因多数抗谱较窄,而稻瘟病菌生理小种变异快,使其容易逃脱抗性基因的识别,导致抗性丧失,使这些抗性基因的应用受到限制。因此,寻找广谱持久的抗性资源及利用异源抗病基因是水稻抗稻瘟病研究的重要探索方向。本研究旨在通过非直接的抗稻瘟病基因作为切入点,寻求构筑抗稻瘟病的新策略。为此,我们用转基因方法,在水稻中分别表达异源抗病基因RPW8.1和RPW8.2、针对稻瘟病菌关键转录因子MoAP1的小干涉RNA以及miR160a和miR398b两个小RNA,均成功获得了对稻瘟病具有抗病性的转基因系。现分述如下。RPW8是从拟南芥MS-0中通过图位克隆法获得的抗病基因位点,该位点包含两个紧密连锁的基因：RPW8.1和RPW8.2,它们均对白粉病具有广谱抗病性。在白粉病侵染拟南芥时,RPW8.2会在吸器周围富集形成吸器复合体鞘(EHC)而保护宿主细胞。RPW8.1抗击白粉菌的机制尚不清楚,但表达RPW8.1的拟南芥转基因系能抗白粉病和霜霉病。本项目想研究异源抗病基因对稻瘟病的抗性,为此将RPW8.1和RPW8.2导入水稻中,观察转基因水稻对稻瘟病的抗性影响。结果发现,表达RPW8.1的水稻转基因系对稻瘟病有抗性,不管是在采用活体贴菌还是在离体喷菌的抗性鉴定中,表达RPW8.1的水稻转基因系形成的病斑都明显小于对照,侵入菌丝的含量也低,并且相关防卫基因PRI0和PBZl的表达量都提前升高。通过激光共聚焦显微镜观察发现,非转基因材料12小时就开始大量产生附着胞,随后产生侵入菌丝。而在转基因材料中虽然产生了少量附着胞,但在随后的时间并未产生侵入菌丝。在采用活体贴菌的抗性鉴定中,表达RPW8.2的水稻转基因系形成的病斑也明显小于对照,表现出对稻瘟病菌的抗性。这些结果表明,将RPW8.1和RPW8.2导入水稻中能增强水稻对稻瘟病的抗性；也说明利用异源抗病基因构筑稻瘟病抗病性是可行的。miRNA在调节植物生长和防御方面是不可或缺的,在水稻对稻瘟病的免疫方面还未有相关的报道。通过对比对稻瘟病的感病与抗病材料,鉴定出抗性材料中特异上调的miRNAs,选取其中miR160a和miR398b进行转基因过量表达,并获得了3株过量表达miR160a和8株过量表达1niR398b的转基因系。对转基因系进行喷菌实验研究表明其能增强水稻对稻瘟病的抗性。RNAi是一种由双链RNA诱发的基因沉默现象,利用RNAi技术可以将稻瘟病菌侵染水稻所需的关键基因沉默,这样就能达到控制稻瘟病菌侵染的目的。MoAP1是一个稻瘟病菌致病相关的转录因子,在稻瘟病菌侵染水稻时不可或缺。该基因在分生孢子和侵入菌丝中能高表达,其突变体对稻瘟病菌的生长及侵染能力都表现出缺陷。设计针对MoAP1的小干涉RNA(siRNA),通过转基因技术导入水稻,利用寄主诱导的基因沉默,在稻瘟病菌侵染水稻时将MoAP1沉默掉,从而表现为抗病。本研究获得了能沉默MoAP1的siRNA转基因系,部分转基因系对稻瘟病菌具有明显的抗病性。总之,通过转基因技术,在水稻中表达异源抗病基因、能干涉稻瘟病菌关键基因的siRNA以及miRNA均可产生稻瘟病抗病性,说明转基因技术在构筑稻瘟病抗病性中具有无与伦比的潜力。