杂草和病虫害严重威胁着水稻的生产,一旦发生会造成水稻大幅度减产进而造成严重的经济损失。目前防治水稻杂草和病虫害最经济、环保的方法是培育并种植对除草剂和病虫害有抵抗能力的品种。将多个病虫害抗性基因通过基因工程的手段转入水稻品种中,能够增强水稻对除草剂和多种病虫害等的抵抗能力。一方面目前很少有对除草剂、螟虫、褐飞虱、白叶枯病和稻瘟病均有抗性的水稻品种通过基因工程的手段被培育出来。另一方面,不同病虫害抗性基因在水稻中共表达是相互促进增强抗性还是相互拮抗减弱抗性的相关研究报道也比较少。本研究利用一个高效的多基因组装系统将人工合成的除草剂抗性基因I.variabilis-EPSPS*搭配Ubiquitin启动子、白叶枯病抗性基因Xa23*搭配自身启动子PXa23、褐飞虱抗性基因OsLecRK1*搭配Ubiquitin启动子、褐飞虱抗性基因Bph14*搭配CaMV35S启动子、螟虫抗性基因Cry1C*搭配Ubiquitin启动子和稻瘟病抗性基因Pi9*搭配CaMV35S启动子组装到一个TAC载体上,随后将T-DNA区里面所有的病虫害基因利用农杆菌介导的遗传转化方法转入水稻品种Zhonghua11中从而得到了一个农艺性状良好的多抗性转基因水稻材料（“Multi-Resistance Rice,MRR”）。同时,我们构建了相应的单基因转化材料（OE-Cry1C*,OE-Bph14*,OE-Pi9*和ZZ-Xa23*）用于对照。通过对多基因转化材料和单基因转化材料的抗性鉴定以及RNA-seq分析,初步探究了不同病虫害抗性基因共表达存在的互作及其分子机理。主要结果和结论如下:1.依据野生稻来源的病虫害抗性基因序列,将对褐飞虱具有抗性的基因Bph14*和OsLecRK1*、对白叶枯病具有抗性的基因Xa23*以及对稻瘟病具有抗性的基因Pi9*依据栽培稻的密码子偏爱性进行了人工合成。2.利用多基因组装系统TGSII将人工合成的I.variabilis-EPSPS*、Cry1C*、Pi9*、Bph14*、OsLecRK1*和Xa23*搭配相应的启动子组装到一个TAC载体上并通过农杆菌介导的方法转化到粳稻品种ZH11中,得到了一个农艺性状良好的多抗性转基因水稻（“multi-resistance rice”）材料。3.多抗性转基因水稻（“multi-resistance rice”）材料中转入的6个基因能够稳定遗传并且正常表达。4.抗性鉴定结果表明,相比于野生型材料Zhonghua11,多抗性水稻材料的草甘膦、螟虫、褐飞虱、白叶枯病和稻瘟病的抗性得到了显著增强。5.在喷施农药控制病虫害不发生的条件下,MRR和Zhonghua11的农艺性状考查结果表明,虽然MRR在株高和穗长等农艺性状上与对照Zhonghua11存在一些差异,但在单株产量上两者之间没有显著性差异。6.在病虫害严重发生的条件下,MRR和Zhonghua11的农艺性状考查结果显示,MRR的产量显著高于Zhonghua11,说明MRR在田间能有效的抵抗病虫害的侵袭从而避免减产。7.多基因转化材料与单基因转化材料的抗性鉴定结果表明,多基因转化材料的病虫害抗性比相应的单基因材料更高,说明不同的病虫害抗性基因之间存在协同作用从而增强了多基因转化材料的病虫害抗性。8.多基因转化材料和单基因转化材料的RNA-Seq分析结果表明,相比于单基因转化材料,多基因转化材料中病虫害诱导的水稻免疫反应相关基因上调倍数更高。我们推测不同病虫害抗性基因同时表达后,相互之间存在协同作用从而使水稻产生更加强烈的抗性反应从而增强抗性。以上研究结果表明:利用多基因转化策略能够快速培育能抵抗多种生物胁迫的水稻品种从而经济有效的防治有害生物。我们培育的多抗转基因水稻对草甘膦、螟虫、褐飞虱、白叶枯病菌和稻瘟病菌都表现出良好稳定的抗性。在病虫害严重发生的田间条件下,MRR材料能抵御病虫害的侵袭从而避免产量损失,具有很好的应用价值。利用转录组分析的手段初步探究了抗性基因共表达相互作用的分子机理,即不同病虫害抗性基因同时表达后,相互之间存在协同作用从而使水稻产生更加强烈的抗性反应从而增强抗性。为以后其他作物合理搭配抗性基因组合更好的培育多抗性转基因作物提供指导思路。