小麦赤霉病主要由禾谷镰刀菌引起,其有性阶段为玉蜀季赤酶(Gibberella zeae)广泛分布于世界温暖潮湿地区,是一种危害多种粮食作物的病害。近年来,在黄淮海平原麦区和西北麦区也多次发生大流行,造成很大损失。小麦赤霉病不仅使粮食产量大幅度下降,而且禾谷科镰刀菌还能够产生多种单端孢霉烯族毒素(Trichothecenes)。这类毒素能够极大的抑制真核生物体内蛋白质的生物合成,破坏人和动物的免疫系统,使人、畜中毒。研究禾谷科镰刀菌和小麦宿主互作的分子机制,寻找一些致病或抗病相关基因,对赤霉病的防治有着重要意义。禾谷镰刀菌在侵染宿主过程中分泌多种细胞壁降解酶类如纤维素酶、木聚糖酶和果胶质酶等。由于禾本类植物的细胞壁的主要成分是半纤维素,而木聚糖又是半纤维素的主要成分,所以木聚糖酶在小麦穗部组织发生病理变化过程中起到重要作用。镰刀菌PH-1已经完成全基因组测序并公布,通过基因组序列分析设计引物从镰刀菌中克隆出12个木聚糖酶基因。分析了禾谷镰刀菌在侵染小麦宿主和未侵染小麦宿主情况下这12个木聚糖酶基因的表达情况；并将这12个木聚糖酶基因构建成诱饵,利用酵母双杂交技术对已构建好的抗病品种苏麦3号酵母文库进行筛选。研究主要结果如下：1、从侵染小麦后的禾谷镰刀菌中克隆出12个木聚糖酶基因。并对克隆到的木聚糖酶基因在侵染小麦宿主和未侵染小麦宿主情况下进行半定量RT-PCR分析,发现除FG07639在侵染后下调,其余均表现为侵染后上调。2、以克隆到的12个木聚糖酶基因分别构建成诱饵载体pGBKT7-xylan,经毒性检测证明新构建的诱饵载体均无毒性。经转录自激活检测发现除00184BKT7外,其余诱饵质粒均无转录自激活现象。可作为诱饵用于进一步的双杂交筛选研究。3、利用11个无转录自激活的pGBKT7-xylan诱饵载体对苏麦3号小麦酵母表达文库进行筛选。共筛选出5个与pGBKT7-xylan相互作用的蛋白片段,分别编码为类钙脂质结合蛋白、翻译延伸因子、应激反应蛋白、Subtilase蛋白酶和小麦V-ATPase亚基G。靶标蛋白的功能区主要涉及植物跨膜信号转导、翻译延伸、应激防御及细胞凋亡等方面。后续的工作可以利用基因克隆技术进行全长克隆,通过定点突变等研究相互作用的位点及作用方式,阐明关键氨基酸的作用。4.本实验室在前期通过酵母双杂交证明了酯酶基因FGL1与小麦中亲免蛋白(命名为TaFKBP12)在酵母中存在相互作用,通过双分子荧光互补(BIFC)证实在植物细胞中二者也发生相互作用。在动物和人体内它是免疫抑制剂FK506的细胞内受体(Schreiber,1991)。然而大多数植物的FKBP12蛋白不能与FK506结合。本实验对FK506是否对TaFKBP12与酯酶FGL1之间的相互作用存在影响进行了验证。证明FGL1与TaFKBP12在酵母中的相互作用不受FK506的影响。表明植物FKBP12基因哺乳动物的功能是不太相同的。小麦FKBP12蛋白进一步的功能可以通过RNA干扰或病毒沉默的方法来进行研究。