本发明属于生物，具体涉及三种内源性植物肽在小麦赤霉病和茎基腐抗性中的应用。
背景技术：
1、作物在生长过程中会不断受到各种生物胁迫，并导致重大产量损失(savary,s.,willocquet,l.,pethybridge,s.j.,esker,p.,mcroberts,n.,and nelson,a.(2019).theglobal burden of pathogens and pests on major food crops.nat.ecol.&evol.3(3),430-439)。真菌病原体能够引起许多毁灭性病害，每年损失超过2000亿美元，占全球作物损失的10％-20％(www.ars.usda.gov)。小麦是全球广泛种植的最重要的主粮作物之一，特别容易受到病原体的侵染。小麦赤霉病(fusarium head blight，fhb)主要由禾谷镰刀菌(fusarium graminearum，f.graminearum)复合体引起，是全球十大作物病害之一，在小麦种植区普遍流行。该病害不仅会导致产量下降，还会产生以脱氧雪腐镰刀菌醇(don)为主的真菌毒素，危害人畜健康。广泛使用戊唑醇等杀菌剂，可以预防食品毒素流行并减少产量损失，但会引起环境和健康问题(mawcha,k.t.,zhang,n.,wang,y.,and yang,w.(2022).advances in wheat breeding for resistance to fusarium head blight.czechj.genet.plant.58(4),167-188)。
2、在过去的三十年里，利用遗传学等途径对植物抗赤霉病研究取得了显著的进展。目前已经鉴定出几百个抗性qtl，但只有fhb1等少数抗性qtl表现出稳定的作用。因此，有必要寻找和利用更有效的方法来控制小麦赤霉病。然而，与小麦其他病害不同，如免疫相关蛋白直接参与小麦对白粉病和锈病的抗性，直接参与小麦赤霉病抗性的免疫靶标蛋白尚无报道。例如，fhb1和fhb7分别编码富含组氨酸的钙结合蛋白和谷胱甘肽s-转移酶，但都是通过未知机制参与小麦赤霉病抗性和减轻毒素污染(su,z.,bernardo,a.,tian,b.,chen,h.,wang,s.,ma,h.,cai,s.,liu,d.,zhang,d.,li,t.,et al.(2019).a deletion mutationin tahrc confers fhb1 resistance to fusarium head blight inwheat.nat.genet.51(7),1099-1105)。尽管利用植物的先天防御机制是提高作物对病害抗性的潜在有效策略，但我们对如何利用这种机制来提高小麦对赤霉病抗性的理解仍然是匮乏的。
3、在植物先天免疫反应中，病原微生物产生的保守病原体相关分子模式(pamp)可被植物细胞表面锚定模式识别受体(prrs)识别，从而触发pti免疫。许多pamps作为免疫诱导剂，引发防御信号并赋予作物抗病能力，比如利用细菌鞭毛蛋白保守的22个氨基酸肽flg22诱导pti，可增强拟南芥对细菌性病害的抗性。除了微生物激发子外，植物在与病原体相互作用期间也会分泌和释放内源性免疫因子或多肽到细胞质外体空间，被质膜定位的prrs识别，激活pti反应，促进植物存活(hou,s.,liu,d.,and he,p.(2021).phytocytokinesfunction as immunological modulators of plant immunity.stress biol.1(1),8)。
4、在植物中，只有几种内源性肽被确定为参与植物免疫调控的植物细胞因子，如茄科的systemin-like肽，具有抗草食防御功能。值得注意的是，pep1(植物激发肽)是一种由23个氨基酸组成的植物内源肽，是第一个被发现的拟南芥免疫内源多肽，它通过细胞表面锚定的pep受体(pepr)触发标志性的pti反应，促进对各种胁迫的抗性(huffaker,a.,pearce,g.,and ryan,c.a.(2006).an endogenous peptide signal in arabidopsisactivates components of the innate immune response.p.natl.acad.sci.103(26),10098-10103)。
5、pep内源肽是由其前体蛋白propep，经半胱氨酸蛋白酶切割，最终以n端的成熟体发挥功能。propep蛋白存在于玉米、水稻和马铃薯等许多被子植物中。然而，这些前体蛋白的序列并不保守，产生的peps成熟体通常无法在物种间被识别，因此peps激发子的活性具有物种特异性。据报道，拟南芥pep1具有增强植物对病原菌、害虫、伤害应激等多方面的功能(yamaguchi,y.,huffaker,a.,bryan,a.c.,tax,f.e.,and ryan,andc.a.(2010).pepr2is a second receptor for the pep1 and pep2 peptides and contributes todefense responses in arabidopsis.plant cell,22(2),508-522)。玉米同源蛋白zmpep1和zmpep3分别调节玉米对于病原物和虫害的抗性(huffaker,a.,pearce,g.,veyrat,n.,erb,m.,turlings,ted c.,sartor,r.,shen,z.,briggs,s.p.,vaughan,m.m.,alborn,h.t.,et al.(2013).plant elicitor peptides are conserved signals regulatingdirect and indirect antiherbivore defense.p.natl.acad.of sci.,110(14),5707-5712)。水稻同源物ospep3能够增强作物对病虫害的抗性(shen,w.,zhang,x.,liu,j.,tao,k.,li,c.,xiao,s.,zhang,w.,li,j.f.(2022).plant elicitor peptide signallingconfers rice resistance to piercing-sucking insect herbivores andpathogens.plant biotechnol.j.20(5),991-1005)。利用内源性peps增强作物抗病能力，是一种经济有效的途径，尽管大多数peps通过免疫应答实现对植物的保护和防御，但目前peps免疫诱导剂的应用和开发仍然具有很大的挑战但。
技术实现思路
1、基于本发明人的研究，首次发现内源性pep前体(tapropep)过表达可降低小麦赤霉病和茎基腐病的感染程度，这四种内源性pep前体能够被半胱氨酸蛋白酶进行切割，形成其各自的tapeps成熟体植物肽激发子(共三种，成熟体序列seq id no：3和seq id no：9相同，如)，从而调控小麦对赤霉病和茎基腐病的抗性。tapropep基因在小麦中过表达对小麦赤霉病和茎基腐病具有显著抗性。由此完成本发明。
2、本发明首先提供四种内源性pep前体(tapropep)，其氨基酸序列如seq id no.2、5、8、11所示。
3、进一步地，本发明提供含有所述的基因的表达元件、重组载体、宿主细胞。
4、优选地，通过转基因方法在植物中过量表达所述基因。
5、本发明还提供所述的基因在创制抗病转基因植物中的应用，其中通过转基因方法在转基因植物中过量表达。
6、优选地，所述植物为单子叶植物，优选地所述植物为小麦。更优选地，所述抗病性指镰刀菌导致的小麦赤霉病或茎基腐病。
7、本发明涉及四种内源性pep前体(tapropep)在抗病过程中的应用，tapropep基因的过表达不影响小麦植株的生长和产量；但是，tapropep基因的过表达转基因植物，对小麦赤霉病和茎基腐病具有显著的抗性，能够抑制赤霉菌在寄主细胞内扩展。在赤霉菌侵染过程中，tapropep能被小麦半胱氨酸蛋白酶进行切割形成三种tapep成熟体植物肽作为激发子，从而显著提高对小麦赤霉病和茎基腐病的抗性。本发明涉及的转基因植物并不影响正常的生长和结实。
8、进一步地，本发明提供一种增强植物对小麦赤霉病和茎基腐病抗性的方法，其通过转基因方法在转基因植物中过量表达所述的基因；或者直接利用合成的三种tapep成熟体植物肽处理植物，例如所述的内源性pep前体tapropep通过基因工程方法制备获得，或者tapeps成熟体化学方法合成得到。
9、进而本发明也提供用于增强植物抗病性的药剂，其特征在于，其含有所述tapep成熟体多肽。所述药剂可用于小麦作物的镰刀菌导致的小麦赤霉病或茎基腐病。
10、本发明人研究发现，外源喷施三种tapep成熟体或过表达pep前体基因(tapropep7和tapropep10)的小麦对禾谷镰刀菌表现为抗性，可推广实际应用。本发明有利于小麦抗病品种的培育，为后期筛选高抗小麦品种提供依据。例如，本发明能够提供tapropep过表达植株；另外，本发明能够进一步提供合成的三种tapep成熟体植物肽作为激发子处理植物，从而提高植物对于赤霉病和茎基腐病的抗性。
1.内源性pep前体tapropep，其特征在于，其氨基酸序列如seq id no.2、5、8、11所示。
2.编码如权利要求1所述的内源性pep前体tapropep的基因。
3.含有如权利要求2所述的基因的表达元件、重组载体、宿主细胞。
4.如权利要求1所述的内源性pep前体tapropep，或其编码基因在提高植物对抗病性中的应用；
5.如权利要求1所述的内源性pep前体tapropep，或其编码基因、如权利要求3所述的表达元件、重组载体、宿主细胞在制备对抗病性提高的转基因植物中的应用；
6.一种制备增强抗病性的转基因植物的方法，其特征在于，包括通过转基因方法在转基因植物中过量表达编码如权利要求1所述的内源性pep前体tapropep的基因，以及筛选获得增强对小麦赤霉病抗性的转基因植物的步骤；
7.内源性tapep成熟体多肽，其特征在于，其氨基酸序列如seq id no.3、6、9或12所示。
8.如权利要求7所述的内源性tapep成熟体多肽在增强对植物抗病性的应用，优选地所述植物为小麦；更优选地，所述抗病性指镰刀菌导致的小麦赤霉病或茎基腐病。
9.一种增强植物抗病性的方法，其特征在于，直接利用如权利要求7所述的内源性tapep成熟体多肽处理植物以增加其抗病性；
10.一种用于增强植物抗病性的药剂，其特征在于，其含有如权利要求7所述tapep成熟体多肽。
