稻瘟病是危害水稻最严重的病害之一,时刻威胁着全世界的粮食安全。目前对抗这一病害最经济有效的方式是利用水稻自身丰富的抗病基因培育抗性品种。然而克隆与鉴定这些抗病基因费时费力,目前已经育成的品种主要依赖少数主效抗性基因,存在抗性衰减的问题。本实验室先前的研究推断水稻中快速演化的NBS-LRR类型抗病基因应该在对抗快速变异的稻瘟病菌侵染过程中承担重要角色,对这一设想进行了初步的验证后成功建立了水稻抗稻瘟病基因的高通量克隆体系。在此基础上,本研究同样立足NBS-LRR基因的演化特征,将目光聚焦在这些快速演化家族中在遗传特征上有共性的基因,结合抗性功能验证,探索此类NBS-LRR基因的遗传面貌。我们选择在物种形成时快速演化而在物种内部比较保守的两个家族中和作为对照的非快速演化的NBS-LRR基因中各随机挑选5个成员进行克隆和遗传转化,随后进行稻瘟病菌侵染实验。鉴定结果显示两个家族中的10个成员基因中有4个,作为对照的5个非快速演化NBS-LRR基因中有2个的转基因后代表现出了稻瘟病抗性。其中的抗性位点Os05g31530与其所在基因簇中的其他两个成员Os05g31570和Os05g31550具有较高的序列相似度,因此我们选择这一基因簇进行遗传进化分析,发现三个成员的序列多态性较低,在水稻驯化过程中受到纯化选择。Os05g31530以及Os05g31570在群体之间存在基因渗入并且发生了频繁的重组,特别地,Os05g31530的抗性单倍型被野生稻和粳籼稻群体共享,说明基因渗入和重组可能是其稻瘟病抗性的获得和保存机制。Os05931530存在的明显的基因渗入现象反映了它频繁地参与了自然杂交或人工选育过程,这可能与它在水稻驯化中行使功能的基础性和保守性有关,而基因渗入背后的频繁发生的重组事件使其得以进行遗传信息的交流,这对其抗病功能有重要意义。我们的研究为抗稻瘟病NBS-LRR基因的调查提供了一个实例,也暗示了植物抗病基因遗传面貌和抗病机制的多样性,启发人们更全面地对其加以探索和利用。