小麦对条锈菌成株抗性机理的研究

条锈病是我国小麦生产上的重要病害，利用抗病性是控制小麦条锈病最经济有效的措施。由于条锈菌的毒性变异频繁，常常导致全生育期抗病品种丧失抗锈性而失去利用价值。小麦成株抗条锈性具有抗性持久的特征，目前在抗病品种选育与应用中受到广泛重视。然而，成株抗性品种其抗病性由苗期的感病转变为成株期抗病的内在调控机理尚未清楚。本项目拟在细胞、亚细胞水平揭示锈菌侵染和寄主的防卫反应表达特征，以及通过建立cDNA测序文库及表达谱深度测序，对苗期及成株期全转录组进行全面分析，覆盖整个基因组，从转录水平上分析其表达谱差异，并通过生物信息学分析平台分析转录本结构、全新转录区域、基因注释，以及预测、发现新基因。利用实时荧光定量PCR对关键候选基因的表达进行分析、鉴定，克隆与成株抗性密切相关或特异的基因，并进行功能分析，以全面解析成株抗病机理，为小麦抗条锈性的合理利用和小麦抗条锈性的遗传改良及条锈病的持久控制奠定理论基础。

小麦条锈病是世界上影响最大、分布范围最广泛的小麦病害之一，选育和合理应用抗条锈品种是控制条锈病最为经济、有效和安全的途径。研究表明小麦兴资9104成株期对条锈病表现免疫或近免疫。由于成株期抗性基因决定的抗性为持久抗性，因而备受研究者的关注。尽管在小麦成株期抗性抗病遗传方面已有了较多的研究积累，然而目前对成株期抗性的分子机理却仍不清楚。因而，本项目以小麦兴资9104为材料，分别从组织学、细胞学揭示了小麦成株期抗锈性的组织学和细胞学特征，并通过细胞化学技术证实活性氧和过敏性坏死反应在成株期抗条锈性表达中起重要作用；通过构建抑制差减杂交文库、cDNA-AFLP分析、全转录组测序等揭示了小麦在苗期和成株期与条锈菌互作中的表达特征及参与成株期抗病性的主要通路，并获得了成株期抗病过程中不同时期差异表达的基因，为深入研究成株期抗病机理提供了宝贵的资源；然后，利用qRT-PCR、瞬时表达、酵母单杂、染色体定位、免疫胶体金、病毒诱导的基因沉默及其它生化实验对转录因子（WRKY、NAC及MYB等）、过敏性坏死（或PCD）相关基因、细胞骨架调节蛋白基因及寄主植物诱导的病菌基因进行了表达分析与功能鉴定，研究表明它们通过不同的形式参与了小麦抗条锈反应；另外，还对苗期和成株期接种条锈菌CYR32后进行了MicroRNA测序分析，并就重要MicroRNA的靶标基因进行了功能分析。上述研究对揭示成株期抗条锈病的分子机理具有重要意义，进而为合理利用小麦抗病性开展抗小麦条锈的遗传改良及条锈病的持久控制提供重要的理论依据和物质基础。. 同时，在本项目执行过程中，先后在Plant Journal, Journal of Experimental Botany, Nature Communications, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms, Molecular Plant-Microbe Interaction, Plant Molecular Biology, Molecular Plant Pathology等SCI刊物上发表论文26篇。