微丝骨架在植物抗病物质运输和免疫信号转导中发挥着重要作用,通过聚合和解聚等形态变化行使其功能,并受微丝结合蛋白调控。微丝聚合因子Arp2/3复合体具有诱导微丝成核的作用。近年来对于微丝解聚参与免疫抗病机制方面的研究逐渐深入,但从聚合方面研究微丝骨架在抗病性中的作用鲜有报道。本研究通过基因克隆和qRT-PCR对Arp2/3复合体在小麦叶片中的表达进行分析,并通过注射微丝聚合剂后接种小麦条锈菌亲和小种CYR31,研究小麦抗条锈菌侵染过程中组织病理学变化。通过分子水平和组织学变化研究微丝聚合在小麦抗条锈病中的作用,获得的主要结果如下:1.通过同源序列克隆法克隆了微丝聚合因子Arp2/3复合体中的4个基因,分别命名为TaARP3、TaARPC3、TaARPC4和TaARPC5,它们均具有完整的开放阅读框,分别隶属于 NBD-sugar-kinase-actin、P21-Arc、P20-Arc 和 P16-Arc 超家族。进化树分析表明:TaARPC5和TaARP3与粗山羊草同源性最近,而TaARPC3和TaARPC4与乌拉尔图小麦同源性最近。生物信息学分析显示TaARPC3含有跨膜结构域。2.利用qRT-PCR对Arp2/3复合体的表达进行了分析。结果表明,TaARPC1基因在非亲和互作中各个时间点的表达量均高于亲和互作,在非亲和互作中接种后该基因表达呈现显著上调趋势,72h表达量最高;在亲和互作中接种后18h后呈下调趋势;TaARPC3总体下调,但在非亲和中24h和96h显著上调;TaARPC4表达平稳。以上结果表明TaARPC1和TaARPC3在小麦抗条锈病过程中起着重要作用。3.喷施外源激素ET、ABA、MeJA、SA后对Arp2/3复合体的表达进行检测,发现ET对TaARP3和TaARPC3表达在12h前有诱导作用,之后呈抑制作用;ABA对TaARP3、TaARPC1、TaARPC3和TaARPC4均有抑制作用,其中对TaARP3的抑制作用最为强烈;SA对TaARPC1和TaARPC3在6h前有诱导作用。表明TaARP3和TaARPC3基因可能参与乙烯介导的信号转导途径,Arp2/3复合体在小麦应对环境胁迫过程中发挥作用。4.组织学观察发现,小麦叶片中微丝的聚合导致活性氧迸发提前,产生活性氧积累和过敏性坏死的侵染点数增多。表明微丝聚合在小麦抵抗条锈菌入侵过程中发挥着重要作用。