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本课题组前期的蛋白组学研究发现一个小麦赤霉病抗性相关基因,该基因编码三型胚胎发育晚期丰富蛋白(G3LEA),该蛋白只在抗病品种中富集。已有研究表明,该基因在高等植物中广泛的参与了生长、发育及各种逆境抵御的调控过程。本研究利用美国国立生物技术信息中心数据库(NCBI)获取小麦TaG3LEA基因CDS序列并和测序小麦品种“中国春”参考序列进行比对,该基因位于4B染色体上已知抗赤霉病QTL区间。根据前期关联分析结果,日本小麦品种TOKAII66在4B染色体上已知抗赤霉病QTL上携带有利变异,而美国小麦品种Clark携带不利等位变异,然后设计了扩增的引物并分别扩增小麦品种TOKAII66和Clark的TaG3LEA基因,将扩增的特异片段回收、克隆和测序,根据碱基差异开发了可区别抗、感等位变异的基因特异性标记并利用开发的功能标记对244个小麦品种构成的自然群体进行基因型分析,明确不同等位变异在自然群体中的分布。接着对接种赤霉菌和接种绿豆汤的小麦TOKAII66和苏麦3号(在目标位点上携带不利等位变异)做不同时期的表达模式分析;采用生物信息学方法解析了小麦TaG3LEA家族基因的进化。主要结果如下:(1)该基因编码区全长为668 bp,包含两个外显子和一个内含子。利用Primer Premier 5.0软件在预测的5’和3’ UTR区域设计了扩增的一对引物AAGTCCACTTGGTGTAACTTTGTAGT 和 AACTGCAGGGCTATGATCCTTCGCGGT。以抗、感代表性品种TOKAII66和Clark为材料,完成了该基因的测序,测序结果表明TOKAII66和Clark之间仅存在1个SNP变异,该SNP位于起始密码子上游1 kb的位置,是顺式作用元件EBOXBNNAPAABRE(ABA响应元件)的核心碱基。随后我们将该SNP转化为可用于辅助育种的CAPS标记。(2)用该基因特异性标记对244个小麦品种构成的自然群体进行基因型分析,共2类单倍型,而且与前期关联分析结果一致。(3)基因表达模式分析表明在接种F.g后6小时,TaG3LEA基因在TOKAII66中的相对表达量显著高于比苏麦3号,尽管在接种F.g后6小时后的一段时间内TaG3LEA的相对表达量都呈下降趋势,但在多数取样时间点TOKAII66中TaG3LE4基因的相对表达量的整体水平都比苏麦3号要高,表明这个基因可能与小麦赤霉病抗性水平密切相关。(4)在小麦全基因组中共鉴定到26个TaG3LEA基因(TaG3LEA-1～TaG3LE4-26),结果表明这26个基因分布于1A、1B、1D、3A、3B、3D、4A、4B、4D这九条染色体上,串联重复和片段复制是小麦TaG3LEA家族基因扩张的主要方式。五种作物的系统进化树可以分为3个组别,小麦的TaG3LEA基因集中在2、3组。MEME分析显示该家族成员都含有motif 2或motif 5,其中存在着由11个氨基酸组成的基元序列,是该家族的显著特征。