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过敏性反应(hypersensitive reaction,HR)是植物抗病原物侵染的重要形式之一,即病原物侵染部位的细胞迅速死亡,产生枯斑(necrotic lesion),使病原物无法得到营养而死亡,因此病原物被限制在特定的区域而不能扩展。同时,HR必须通过特定的生理机制被精准的限制在一定区域,以便让寄主的损伤最小。但这一调控机制至今尚不清楚。自噬(autophagy),是指细胞在营养短缺或受到外界刺激条件下,通过降解细胞内衰老的蛋白质、受到破坏的细胞器和细胞结构,为细胞的修复、重建和再生供应必需的原料,实现营养物质的再循环和再利用,是生物一种重要的保护和防御机制。自噬在植物中的功能正不断被揭示,尤其在免疫反应中的作用,更是引起了人们的广泛关注。有关自噬在HR中的作用目前存在两种截然不同的看法:自噬保护并延缓细胞死亡和自噬加速细胞的死亡。当前的研究结果显示上述这两种假说都有试验支持,主要在于细胞的类型、刺激的方式和细胞的生长发育状态。小麦抵抗叶锈菌侵染时,也会诱发大量HR,这一过程是否有自噬参与呢?如果参与了,它又起到什么作用呢?本文以小麦-叶锈菌互作为研究体系,利用小麦(Triticum aestivum L.)品种‘洛夫林10’和叶锈菌(Puccinia triticina)生理小种260、165组成亲和和不亲和组合,研究自噬在叶锈菌侵染小麦而诱发的HR中的作用。通过组织学观察和透射电镜(transmission electron microscope,TEM)的超微结构观察发现,寄主细胞的HR诱发是吸器母细胞直接接触叶肉细胞后才发生的,并且发生HR的细胞并未向邻近细胞扩散,即发生HR的细胞是受到精准调控的。接下来着重对发生HR的细胞与邻近细胞交界处细胞壁上的胞间连丝(plasmodesmata,PD)进行了观察,并通过注射胼胝质(callose)合成抑制剂DGG(2-脱氧-D-葡萄糖,2-deoxy-D-glucose)后观察发生HR的面积变化,结果表明胼胝质和胞间连丝可能未参与HR细胞和邻近细胞间的信号物质运输的控制。以自噬形成过程中的标志性基因ATG6为检测目标,通过实时定量PCR和蛋白免疫印迹技术(western blotting),从RNA和蛋白质水平证实了HR发生过程中有自噬的参与。通过自噬专一性荧光染色结合激光扫描共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscope,CLSM))观察和透射电镜观察,分别在光镜水平(活体)、电镜水平下对不亲和组合中受侵染细胞及其周围细胞中的自噬进行了结构观察,结果显示,在发生HR的叶肉细胞中,无论是初期还是后期,都能观察到自噬体结构的存在。为探究自噬在HR发生过程中的功能,本文通过病毒诱导的基因沉默技术(virus induced gene silencing,VIGS)沉默自噬形成过程中的关键性基因ATG6,导致了叶锈菌诱发的HR面积出现了扩展。自噬在HR诱发早期被大量诱导,通过包裹细胞内容物进而降解的方式来加速HR的进程,即起到加速细胞死亡的作用。本文结果有利于我们更好的理解自噬在植物免疫应答过程中的作用,为防治病原侵染和抗病育种等提供理论依据。