小麦（T.aestivumL）条锈病是由条形柄锈菌（Puccinia sriiformisf.sp.tritici）引起的一种流行广、危害重的世界性小麦真菌病害。实践证明，选育和合理利用抗病品种是防治小麦条锈病最安全、经济、有效的方法。南京农业大学细胞遗传所选育的普通小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系（“92R”系列）不仅对白粉病表现广谱抗性，而且在云南、四川、陕西等条锈高发区多年种植，对条锈病也表现广谱抗性，高抗目前我国多数强毒流行小种，含此抗条锈病基因的品系是我国当前广泛使用的有效抗源之一，国际小麦基因命名委员会已将该条锈病抗性基因正式定名为Yr26。因此，开展Yr26与条锈病互作机理及重要抗条锈病相关基因的克隆，对于条锈病抗病育种具有重要意义。鉴于小麦基因组庞大和复杂性，以及Yr26又定位于1B染色体近着丝粒区域，试图通过传统的图位克隆方法克隆Yr26尤为困难。为此，本研究主要通过小麦基因芯片技术从转录组水平上系统解析小麦与条锈菌互作的基因表达特征、克隆抗条锈相关基因、利用病毒诱导的基因沉默和转基因技术研究其功能，为阐明小麦抗条锈病的分子机理和开展抗条锈病小麦基因工程育种提供实验依据。本论文主要研究内容及结果如下:　　 1.小麦-条锈菌互作基因芯片表达谱分析　　 利用基因芯片技术，获得了含抗条锈病基因Yr26小麦92R137、R236（扬麦158的近等基因系）、感病小麦扬麦158在条锈菌诱导0、12和36小时的基因表达谱。利用SAM(SignificanceAnalysis of Microarrays)软件对芯片数据进行分析，在FDR(FalseDiscovery Rate)＜0.1时，在诱导组合中筛选出上调倍数大于2的共同差异表达基因299个，对这些差异表达基因进行GO功能注释、分类分析，有功能注释的基因(homology proteins)有152个(50.8％)，假想或推测性蛋白(hypothetical/ predictedprotein)为51个(17.1％)，而BlastX比对后没有显著匹配的序列(no hits)96个(32.1％);其中上调表达且具有功能注释的41个基因分别与转运、初级代谢、抗病与防御、转录、信号传导等相关，并以抗病及信号转导类基因为主，推测这些基因参与了小麦抗条锈病反应。　　 2.候选基因的克隆与特征分析　　 根据基因芯片的杂交结果，选择了三个在诱导组合和非诱导组合中上调表达的基因进行克隆和特征分析。　　 探针Ta.22666.2.S1_at预测为类受体蛋白，利用RACE技术从抗条锈病小麦92R137中克隆出Ta.22666.2.S1_at的同源基因，该基因全长1154 bp，无内含子，ORF801 bp编码266个氨基酸。该编码蛋白包含N端信号肽、胞外LRR区、跨膜结构域和胞内短肽结构域，为典型的LRR-TM胞外受体蛋白(RLP)。本研究首次在小麦中克隆此类基因，因此，将该基因命名为TaRLP1.1。TaRLP1.1以基因家族形式存在，在小麦中至少存在8种同源基因，且定位于小麦第三部分同源群。TaRLP1基因家族序列分析表明，基因家族间序列变异主要以单碱基突变为主，同时也涉及短序列的插入、缺失以及基因间的重组。抗、感材料受条锈菌诱导后的cDNA测序分析表明，TaRLP1.1是含Yr26抗病材料中特异诱导表达的主要类型，而感病材料中主要以无义突变TaRLP1800-1拷贝为主。同时，激素诱导表达分析结果表明，TaRLP1.1主要受SA诱导上调表达，推测该基因可能通过SA介导的信号途径响应条锈病的抗性反应。　　 Ta.1763.2.S1_at预测为GTP结合蛋白(GTP-binding protein)，利用RACE方法从92R137中获得了其同源基因，该基因cDNA全长1040 bp，0RF为660bp，基因组DNA全长中包含五个内含子。该基因与短柄草RABC1、玉米RAB-18、拟南芥AtRAB-C2A等同源性高达90％以上，因此将其命名为TaRAB。TaRAB被定位于小麦染色体7B上，其表达产物定位于细胞质和细胞核中。TaRAB在92R137中受条锈菌诱导早期表达，推测TaRAB可能与小麦抗锈病途径信号传递、抗病物质运输有关。　　 Ta.941.1.A1_at预测为类受体蛋白激酶（receptor-like protein kinase），利用RACE方法从92R137中获得了其同源基因，该基因全长1382 bp，无内含子，ORF1239 bp编码412aa。SMART分析表明，该序列编码蛋白具有丝氨酸/苏氨酸激酶的活性位点，属于激酶类基因，将其命名为TaSTPK。比对分析表明该基因的激酶域同其他物种的激酶域同源性较低(48-59％)。染色体定位结果表明TaSTPK定位于小麦5B染色体上，基因产物分布于细胞质和细胞核中。TaSTPK受条锈菌诱导，并持续表达，推测TaSTPK参与了Yr26介导的抗条锈菌反应。　　 3.候选基因的功能分析　　 利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)和转基因方法，分别从基因沉默水平和超表达水平对候选基因进行了功能分析。VIGS实验结果显示:TaRLP1.1和TaRAB分别被沉默后的92R137表现出不同程度的感病症状，对CYR32的反应型由0-1级转为4～6级，组织学观察结果与表型鉴定结果一致。TaS TP被沉默后的92R137对CYR32的反应型由0-1级转为3级，虽然仍为抗病反应型，但叶片坏死面积相对较小，且在褪绿斑周围产生少量夏孢子堆。转基因超表达实验结果显示:转化TaSTPK和TaRAB基因的植株感病性没有发生明显改变，仍表现与感病对照一致感病反应。而转TaRLP1.1基因植株产生明显的HR反应，转基因株系叶片上产生的坏死斑周围也只产生少量夏孢子堆，表现出2～4级的抗病反应型。在TaRLP1.1被沉默和超表达的株系中病程相关蛋白基因（PR1、PR2、PR5）明显被调控表达，结合该基因响应SA诱导表达，因此推测TaRLP1.1可能通过SA介导的信号通路，参与Yr26介导的抗条锈病反应。