文档介绍：项目名称:
植物免疫机制与作物抗病分子设计的重大基础理论
首席科学家:
何祖华中国科学院上海生命科学研究院
起止年限:

依托部门:
中国科学院农业部
二、预期目标
(一)项目总体目标
深入阐明重要粮食作物的免疫机理、建立我国主要农作物重大病害抗病机制为模式的创新研究体系,结合我国转基因新品种培育的重大战略需求,建立作物抗病分子设计的理论与技术体系。
本项目将系统分离并鉴定重要粮食作物水稻和麦类新的抗病基因(包括QTL)、病原菌致病因子的寄主靶标、模式植物拟南芥的重要调控基因及其在作物中的相应功能等,建立我国特色的分子植物病理学前沿理论研究模型,开辟植物免疫研究的国际前沿,前瞻性地布局国际前沿的创新研究领域与技术体系。在植物新的免疫机制、作物广谱持久抗病的分子遗传机制、作物重要腐生病(如纹枯病)的抗病性等方面获得重大突破,并以此为基础建立重要粮食作物抗病分子设计的重大基础理论和技术体系。本项目将在农作物抗病性的基础理论上做出创新性贡献,为作物抗病育种提供具有自主知识产权的新策略、新技术和基因资源。本项目的实施将在高水平研究论文发表、专利申请和优秀人才培养与团队建设等方面做出重大贡献,大幅提高我,实现跨越式发展,显著增强我国农业科学自主创新的能力,为国家“转基因新品种培育重大专项”的高效实施提供理论与技术体系的保障。
(二)五年预期目标
建立水稻和麦类作物免疫研究的前沿体系
以水稻为代表的农作物与拟南芥相比,它们的免疫分子机理既有相似性,但在抗病基因的结构和功能、对病原菌PAMP和effector识别应答及其调控网络的结构等方面存在重要差异,并存在较多的技术障碍,重要的研究体系也没有很好建立。本项目将立足于领域前沿与国家需求,分别把水稻和小麦的重要抗病系统的研究进一步发展成为全面、成熟、具有的植物抗病分子机理研究的模式体系;并初步建立对顽拗性腐生病原菌纹枯病(立枯丝核菌)和赤霉病(禾谷镰孢)免疫研究的技术平台与重要的抗病相关基因资源,
全面揭示宿主农作物对腐生性病原侵染的应答网络和免疫机制,为分子植物病理学科的发展和作物抗病分子育种提供新的理论和途径。
深化植物免疫研究的模式和内容,开辟国际领先的研究新领域
本项目课题组在近几年已在拟南芥的PTI和ETI,SAR,及其交互作用(cross-talk)做出了系列的的研究成功,项目的实施将进一步建立合作团队,凝练主攻方向,在植物ETI的新机制、ETI-PTI交互作用、新的SAR调控因子上建立国际领先的研究领域,获得系列重要研究成果。
创建植物免疫表观遗传调控研究新体系
目前植物免疫的表观遗传机制研究刚刚起步,若干重要问题亟待解决。本项目将利用相关课题组已经建立的国际前沿植物RNA沉默及抗病毒分子机理的研究水平的基础上,鉴定新的表观遗传因子与作用机制,系统研究植物中RNA沉默介导的表观遗传机制在植物免疫中的新的调控功能;建立重要作物病害如黄单胞菌(白叶枯病)对水稻siRNA的调控的全基因组网络,阐明植物miRNAs是否通过调控R基因直接参与植物抗病反应,在新的层面上认识植物免疫的RNA沉默途径的应答机制,建立创新的植物免疫研究理论与技术体系,在农作物抗病的理论和转基因抗病新技术上取得新的突破。
剖析作物抗病性与产量性状关联的分子机制,建立学科交叉领域
以水稻抗病反应与发育的交互作用为模式系统,阐明水稻SAR基因OsNPR1如何调控生长素发育途径,从而调节水稻产量性状的分子机制;阐明ET发育途径参与水稻稻瘟病抗性的分子机理;阐明以水稻病毒病(RDV和水RBSDV)侵染植物导致植物矮化的分子机理,为病毒防治寻找新的途径;建立新的作物抗病与发育交叉研究领域,在学科创新上有持续的生命力。
系统发掘作物重要抗病新基因,解析新的抗性机制
目前从水稻和小麦中克隆的抗病基因数量非常有限,极大部分抗病基因还未知。这对于全面理解作物与病原菌的相互作用及抗病机制是主要的限制因素。尤其是对广谱持久抗病性的分子机制基本上是空白。此外,对于类似纹枯病这样的水稻病害,其危害已越来越严重,但在水稻中迄今尚未鉴定有重要抗性的基因位点。本项目将系统克隆
30-50个水稻抗病基因(尤其是广谱持久抗病基因)、、麦类慢锈病抗病主效QTL等、以及重要的抗病调控基因,系统剖析这些新抗病基因的抗性机制,尤其将在克隆水稻广谱抗病基因ROD1、Pigm、小麦慢条锈苗期主效数量抗性基因Yrq1及大麦慢叶锈成株期主效数量抗性基因Rphq4的基础上,确定其在免疫反应网络中所承担的功能,提出植物广谱持久抗病性遗传与分子机理的模型,也为接续的分子设计育种奠定基础。
创立并实践作物抗病分子设计的基础理论与技术体系
本项目将整合