利用抗性基因培育抗性品种是防治水稻病虫害最直接、环保、经济、有效的方法。但目前水稻可利用R基因数量较少,且多数为等位变异基因,过度利用这些抗性基因会引起病原菌快速进化,将导致基因抗性功能的丧失。因此,需要不断挖掘新的抗性基因,丰富抗性基因资源。同时要对抗病基因的结构和功能特点及病原物进化的特点进行研究,进而达到可以通过人为地设计和创造抗性基因来提高品种抗性的目的。对CC-NBS-LRR抗性基因作用模式研究表明,LRR通常参与病原物的识别和NB-LRR蛋白功能的开启与关闭,而CC-NB-ARC结构域则可能会出现自激活的现象。同时,R基因异源表达和PRR基因间嵌合构建的研究表明,结构域在物种间和物种内都有一定的保守性和融合性。基于这种保守性和融合性,我们将白叶枯抗性基因Xa21D和稻瘟病基因Pi36、Pb1、Pita的保守功能域进行划分和相互融合,构建新的抗性基因,同时将Xa21D GC-Rich Region进行变异,构成不完整的Xa21D进行转基因功能验证。希望通过对稻瘟病和白叶枯病的抗性鉴定,可以有效地探寻Xa21D控制功能关键结构或元件,以及四个抗性基因LRR与CC-NB-ARC或Signal Sequence-GC-rich region作用特点,为进一步研究作用机制提供一定研究基础。同时也可以探索这种基因嵌合方式实现广谱和高效地白叶枯病和稻瘟病融合免疫反应的可能。取得以下初步结果：1、根据文献分析和网站预测结果,将Xa21D的结构域划分为Signal Sequence、 GC-rich region和LRR region三部分,Pb1、Pi36和Pita的结构CC-NB-ARC、Link /Spacer和LRR region三部分。将四个基因按照验证结构域功能和创制广谱白叶枯病和稻瘟病的目的,设计了8个结构域来源不同的嵌合抗病基因。2、按照设计要求,成功从四个抗病基因的扩增需要的片段,利用Overlap-PCR将片段按照设计要求进行拼接,获得了8个嵌合体的全长片段,并成功将其构建到植物表达载体PHB中。以水稻粳稻品种TP309作为受体材料,进行水稻的遗传转化。目前获得了RiLP2403、RiLP2406和RiLP2407的转基因To代阳性植株,目前其他嵌合体基因仍在遗传转化中。3、分别对RiLP2403、RiLP2406和RiLP2407三个嵌合体基因的转基因阳性植株进行了初步的稻瘟病抗性鉴定,结果表明三个基因均表现出一定的稻瘟病抗性功能,说明三个嵌合体中有结构域起免疫功能。4、RiLP2403表现出对稻瘟病菌株有明显的抗感差异,说明Pi36 LRR可能参与了稻瘟病效应因子的识别,但尚不能确定其通过间接,还是直接的识别方式。而Xa21D Signal Sequence和GC-Rich未知区域具有可能也是参与免疫反应的重要成分,特别是GC-Rich区域。5、而RiLP2406和RiLP2407鉴定结果不能明确其作用结构域,但可以推测出一些较为可靠的线索。特别是,RiLP2406是由来自于Pi36的CC-NB-ARC区域,Xa21 D的GC-Rich未知区域和LRR区域构成,具有抗白叶枯和稻瘟病两种病害抗性的可能,需要进一步的进行稻瘟病和白叶枯病的鉴定才能明确。本研究利用抗病基因结构域的保守型和融合性特点,将白叶枯病抗性基因Xa21D和稻瘟病抗性基因Pbl,Pi36和Pita各功能域进行划分和融合。获得8个结构域来源不同的嵌合抗病基因,通过转基因验证了部分功能域在抗性反应中的功能,鉴定结果表明,部分嵌合基因表现出稻瘟病抗性功能,并且有实现广谱白叶枯病和稻瘟病融合免疫反应的可能。表明利用抗性基因结构域的保守性和融合性来设计新的抗性基因可能是一种潜在的有效方法。