水稻（Oryzae sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一。水稻在生长发育过程中经常会遭受来自各种生物胁迫和非生物胁迫的不利影响,由各种病原微生物及虫害等组成的生物胁迫可造成减产甚至颗粒无收。其中,由Magnaporthe grisea（M.oryzae）引起的稻瘟病和由Xanthomonas oryzae pv.oryzae（Xoo）引起的白叶枯病是水稻最严重的病害之一,严重威胁水稻产量和品质。褐飞虱是一种最主要的水稻害虫,它可以通过直接和间接的方式对水稻产生危害,因此,培育广谱抗病虫害的水稻具有非常重要的意义。植物中存在着大量的NB-LRR抗性基因,这些抗性基因在植物免疫系统中起重要作用。在拟南芥及水稻基因组中存在上百种NB-LRR基因,目前对这些基因的激活机制还知之甚少,这极大的限制了这些NB-LRR基因的应用。而自激活NB-LRR基因可以摆脱目前缺乏对NB-LRR基因激活特异性和激活机制认识的限制;同时根据植物免疫理论的认识,自激活NB-LRR基因可以使植物具有广谱抗性。对于目前还没有已知抗病基因的植物病害具有一定的潜在应用价值。我们根据拟南芥中NB-LRR蛋白RPS2的活性受其守卫蛋白RIN4抑制的特点,预测将RPS2转入水稻中,由于水稻中不存在RIN4蛋白,RPS2蛋白将是自激活状态。另外根据另一个NB-LRR蛋白RPM1结构特点,通过改变其保守结构域,构建RPM1（D505V）自激活突变体。我们将这两个基因分别转到水稻中,验证RPS2及RPM1（D505V）是否在水稻中自激活,并产生广谱抗性。在本研究中,我们将PUbi::AtRPS2和PUbi::AtRPM1（D505V）转入粳稻日本晴中,并得到了如下结果:1、AtRPS2和AtRPM1（D505V）在水稻中具有自激活性。在T0代阳性转基因水稻中,表达量高的转基因水稻株系生长矮小,结实率较低,甚至死亡。而表达量较低的株系能够正常生长和发育。2、过表达AtRPS2和AtRPM1（D505V）的转基因水稻对GC1-4,YA2-3,TF11-3,ZX2-6和HN8这些稻瘟菌株表现为非亲和互作,能显著增强对这些菌株的抗性。转基因水稻在接种这些菌株后能够迅速激活免疫系统,引起活性氧爆发、胼胝质积累、抗病相关基因的表达上调,同时能在侵染位点发生超敏反应,从而限制这些稻瘟菌的增殖与扩散。转基因水稻对HLJ19-1,NC22-3和Zhong1-GFP这几个稻瘟菌株表现为亲和互作,这些菌株能够在转基因水稻细胞内迅速增殖,抑制转基因水稻中的活性氧爆发,从而使转基因水稻感病。在过氧化氢耐受性实验中,亲和互作的稻瘟菌株对过氧化氢的耐受性显著强于非亲和互作的菌株,表明过氧化氢对亲和互作菌株的作用减弱。此外,过表达AtRPS2和AtRPM1（D505V）的转基因水稻也增强了对白叶枯病PXO-99和褐飞虱的抗性,而对纹枯病和细菌性条斑病则没有抗性。3、转录组结果表明在没有病原菌存在时过表达AtRPS2和AtRPM1（D505V）的转基因水稻中部分与抗病相关基因的表达水平高于日本晴,表明转基因水稻的本底防卫能力要强于日本晴,但同时牺牲了部分与生长发育相关的功能（如氮吸收和转运相关基因的表达水平低于日本晴）。因此,在这些转基因水稻中可能存在着“Fitness-Cost”现象。综上所述,我们的研究结果表明拟南芥抗病基因能够跨物种发挥功能,增强对部分病原菌和虫害的抗性,为植物抗病抗虫育种提供了新的思路。