本发明属于基因工程，涉及条锈菌效应蛋白pst4121及其编码基因与应用。
背景技术：
1、由小麦条锈菌引起的小麦条锈病是一类严重威胁小麦生产的病害。因此，完善小麦条锈病防控措施，保障粮食安全生产成为农业生产中亟待解决的迫切需求。目前最为有效且环保的防治措施是培育抗病品种，然而随着小麦条锈菌的快速变异，越来越多的抗病品种失效，使得品种改良的技术难度越来越大，浪费也越来越多。小麦品种抗条锈性“丧失”的因素主要包括小麦条锈菌的致病性变异，小麦品种自身抗性丢失以及环境因素等。小麦条锈菌致病性变异的途径主要有突变、异核作用和有性生殖，其中有性繁殖是使其变异速度加快的一大重要因素，条锈菌经过有性繁殖能够使得遗传物质重组分离，对于有性繁殖在小麦致病力突变的研究中提供了现实支撑。不同专化型的条锈菌能否进行有性生殖还未可知，研究仍在进行中，以期进一步完善对于条锈菌致病性的探究。
2、随着植物免疫的系统理论逐步形成，对于植物抵抗病原生物的入侵提供了坚实的理论基础。植物免疫理论显示，在病原生物感染植物过程中，植物会迅速启动防御反应，在植物表面和胞内分别有两类受体能够识别病原生物，发出信号并激发免疫保护自身。病原生物为了躲避识别，进化出效应蛋白干扰寄主，帮助其侵染。在细胞表面负责识别病原生物的受体称为模式识别受体，由单次跨膜的类受体激酶和类受体蛋白组成，通过识别病原生物以及自身与感染损伤相关的分子激发免疫反应，这一反应称为pti反应。在细胞内还有一类包含核苷酸结合结构域和亮氨酸富集重复区的受体类蛋白，可以识别进入植物细胞的效应蛋白从而激活免疫反应，这一类反应称为eti反应。然而，病原生物为了达到侵染的目的，会针对植物免疫系统进行进化，通过效应基因的变异从而逃避植物抗病基因的识别。之后寄主植物为了应对毒性变强无法识别的病原菌，对应的进化出相应的抗病基因，开始新一轮的拉锯战。
3、然而在植物免疫和效应蛋白的领域还有很多机理有待发掘，效应蛋白作为具有分泌功能的，通过对寄主免疫反应的调节促进自身侵染的生物分子，在植物与病原菌互作过程中有着重要作用。因此对病原生物效应蛋白的深入研究，对于病原体和宿主植物互作过程的致病机理与病原菌进化的分子机理具有重大意义。通过这些研究成果的进一步深入，为创制更多具有稳定抗病性的品种奠定基础。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供条锈菌效应蛋白及其编码基因在植物育种或创制中的应用，旨在对本领域技术人员对小麦条锈菌效应蛋白的进一步丰富和认识，为选育和创制优良抗条锈病的种质材料提供理论认知和基因选择。
2、为了完整无异议地理解本发明的技术方案，需要补充说明的是，本发明所述条锈菌效应蛋白pst4121的编码基因用倾斜字体“ pst4121”表示，所述条锈菌效应蛋白pst4121用非倾斜字体“pst4121”表示。当然，本领域普通技术人员可以根据本发明的记载，清楚、完整地理解相关基因及其编码蛋白的含义与表述。
3、一方面，本发明涉及条锈菌效应蛋白pst4121，其具有如seq id no：1所示的氨基酸序列，其n端1~20个氨基酸为信号肽序列。
4、seq id no：1具体如下所示，
5、mntyhiylflslalypgafsmlltgfdpknlpyksdgaagqtgynrcgtkatkdsqcqnlfinsaedfcvfapptvlsigeaeriavsycsknghgtrlippgtfrtmhyvrtqhyiqitalgdftkinvpagdeggeldpsgadghgnpigglvfgergqfnqwteflahdelsiracfntdqayrycqhiydlegsrwnmpgnydgagfdqcegddvphpmgeyrrpdgsiytwqrghgpqppagqpgkikscksvrapglnyprsakrnsis。
6、另一方面，本发明涉及 pst4121基因，其包括条锈菌效应蛋白pst4121的核苷酸序列。
7、进一步地，在本发明提供的 pst4121基因中，核苷酸如seq id no：2所示。
8、seq id no：2具体如下所示，
9、atgaacacataccacatttatctgttcctgtcgctggctctctatccaggtgccttctccctcctaaccggatttgatcccaaaaacctaccctacaaaagtgacggcgccgccggtcaaacaggttataatcgatgtggcaccaaagctactaaagacagccaatgccagaatctttttatcaactccgccgaggacttctgcgtgtttgccccccccacggtattatccattggtgaggcagagcgtattgctgtttcttactgttcgaaaaacggccatggtactcgtctgattcccccaggaaccttcagaacgatgcactacgttcgcacgcaacactacatccaaataaccgcccttggtgacttcaccaaaattaacgtcccggcgggagatgaaggtggcgaattagatccctccggtgctgacggtcacggtaaccccatcggtggactggtctttggcgagcgaggccaattcaaccaatggaccgaattccttgctcacgatgagctgtccatcagagcatgcttcaataccgaccaagcttacaggtactgccaacacatttatgatctggagggcagtcgctggaacatgcctggtaactacgacggtgctgggttcgatcaatgtgagggtgacgatgtaccccatcccatgggtgaatatcgccgacccgacggttctatctacacttggcagcgaggtcatggtccccaacccccagccggtcaaccgggcaaaattaaatcatgcaagagcgtgcgggccccaggcttgaactatccccgttccgccaaacgtaactcaatttcttag。
10、进一步地，在本发明提供的 pst4121基因中，沉默所述 pst4121基因降低小麦对条锈病的抗性。
11、另一方面，本发明涉及所述条锈菌效应蛋白pst4121或所述 pst4121基因在条锈病防治中的应用。
12、另一方面，本发明涉及一种表达载体，所述表达载体含有 pst4121基因。
13、另一方面，本发明涉及一种小麦抗条锈病品种的培育方法，其特征在于，将所述表达载体转入小麦，过表达所述 pst4121基因。
14、另一方面，本发明涉及一种用于瞬时沉默所述 pst4121基因的载体。
15、进一步地，在本发明提供的载体中，包含核苷酸序列如seq id no：3所示的沉默片段。
16、另一方面，本发明涉及一种小麦抗条锈病遗传改良的方法，将所述载体转入小麦。
17、本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方法，对本发明的编码条锈菌效应蛋白pst4121的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本发明分离得到的基因 pst4121的核苷酸序列75%或者更高同一性的核苷酸，只要编码条锈菌效应蛋白pst4121且具有相同功能，均是衍生于本发明的核苷酸序列并且等同于本发明的序列。
18、这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”包括与本发明的编码seq id no：1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的核苷酸序列具有75%或更高，或85%或更高，或90%或更高，或95%或更高同一性的核苷酸序列。同一性可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同一性可以用百分比（%）表示，其可以用来评价相关序列之间的同一性。
19、上述75%或75%以上同一性，可为80%、85%、90%或95%以上的同一性。
20、本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如基因 pst4121表达盒的方式得到用于沉默基因 pst4121的产品，所述的含有编码条锈菌效应蛋白pst4121的核酸分子的表达盒（基因 pst4121表达盒），是指能够在宿主细胞中表达条锈菌效应蛋白pst4121的dna，该dna不但可包括启动基因 pst4121转录的启动子，还可包括终止基因 pst4121转录的终止子。进一步，所述表达盒还可包括增强子序列。可用于本发明的启动子包括但不限于：组成型启动子；组织、器官和发育特异的启动子及诱导型启动子。合适的转录终止子包括但不限于：农杆菌胭脂碱合成酶终止子（nos终止子）、花椰菜花叶病毒camv 35s终止子、tml终止子、豌豆rbcs e9终止子和胭脂氨酸和章鱼氨酸合酶终止子。
21、可用现有的表达载体构建含有所述基因 pst4121表达盒的重组载体。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。如pahc25、pbin438、pcambia1302、pcambia2300、pcambia2301、pcambia1305、pcambia1300、pbi121、pcambia1391-xa或pcambia1391-xb（cambia公司）等。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mrna加工或基因表达的dna片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mrna前体的3´端，如农杆菌冠瘿瘤诱导（ti）质粒基因（如胭脂碱合成酶基因nos）、植物基因（如大豆贮存蛋白基因）3´端转录的非翻译区均具有类似功能。使用本发明的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是atg起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因（gus基因、萤光素酶基因等）、抗生素的标记基因（如赋予对卡那霉素和相关抗生素抗性的nptii基因，赋予对除草剂膦丝菌素抗性的bar基因，赋予对抗生素潮霉素抗性的hph基因，和赋予对氨甲喋呤抗性的dhfr基因，赋予对草甘磷抗性的epsps基因）或是抗化学试剂标记基因等（如抗除莠剂基因）、提供代谢甘露糖能力的甘露糖-6-磷酸异构酶基因。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。
22、上述载体或表达载体可为质粒、黏粒、噬菌体或病毒载体。
23、上述微生物可为酵母、细菌、藻或真菌，如农杆菌。
24、上述转基因植物细胞系均不包括繁殖材料。
25、上述抗病性为抗小麦条锈病。
26、与现有技术相比，本发明提供的技术方案至少具备以下有益效果或优点：
27、（1）本发明提供的小麦条锈菌效应蛋白pst4121，在烟草中和小麦中过表达pst4121，明确其能够抑制pcd反应以及小麦防卫反应pti和eti反应。
28、（2）本发明提供的小麦条锈菌效应蛋白pst4121，借助寄主小麦创建条锈菌效应蛋白pst4121的沉默植株后，明显可见条锈菌感病能力减弱。因此，可以利用该效应蛋白pst4121创制抗锈的小麦品系，为小麦抗条锈品种的培育提供了优良材料。
1.条锈菌效应蛋白pst4121，其特征在于，具有如seq id no：1所示的氨基酸序列，其n端1~20个氨基酸为信号肽序列。
2.pst4121基因，其特征在于，包括编码权利要求1所述的条锈菌效应蛋白pst4121的核苷酸序列。
3.根据权利要求2所述的pst4121基因，其特征在于，核苷酸如seq id no：2所示。
4.根据权利要求3所述的pst4121基因，其特征在于，沉默所述pst4121基因提高小麦对条锈病的抗性。
5.权利要求1所述的条锈菌效应蛋白pst4121或权利要求2所述的pst4121基因在条锈病防治中的应用。
6.一种表达载体，其特征在于，所述表达载体含有权利要求2或3所述的pst4121基因。
7.一种小麦抗条锈病品种的培育方法，其特征在于，将权利要求6所述的表达载体转入小麦，过表达所述pst4121基因。
8.一种用于瞬时沉默权利要求2或3所述的pst4121基因的载体。
9.根据权利要求8所述的载体，其特征在于，包含核苷酸序列如seq id no：3所示的沉默片段。
10.一种小麦抗条锈病遗传改良的方法，其特征在于，将权利要求8或9所述的载体转入小麦。
