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由小麦叶锈菌（Puccinia triticina）诱发的小麦叶锈病是影响世界小麦品质及产量的严重病害,具有感染力强、传播范围广泛等特点。在不亲和组合中,叶锈菌侵染小麦叶肉细胞获取营养,吸器母细胞（Haustorial mother cell,HMC）接触的叶肉细胞快速死亡诱发过敏性反应（Hypersensitive reaction,HR）,使叶锈菌无法继续从宿主细胞中汲取营养,从而限制病原菌的生长和繁殖,将病害限制在一定范围内。活性氧（Reactive oxygen species,ROS）爆发是植物响应环境胁迫的表现之一,实验室前期的工作表明:在小麦与叶锈菌互作过程中,H2O2含量变化与HR有着密切的联系。褪黑素作为一种重要的活性氧清除剂,能在植物响应逆境胁迫时高效地发挥作用,因此具有较高的研究价值。植物细胞以色氨酸为底物,通过4个连续的酶促反应合成褪黑素,现已知色胺酸脱羧酶（Tryptophan decarboxylase,TDC）、N-乙酰基-甲基转移酶（N-acetylserotonin methyltransferase,ASMT）分别是植物中褪黑素合成路径上第1个和第2个限速酶。前期通过对本实验室建立的小麦叶锈菌侵染早期的转录组数据库进行筛选,得到的小麦TDC1及ASMT1基因在不亲和组合中的侵染早期显著上调。本研究以小麦品种‘洛夫林10’（L10）与小麦叶锈菌生理小种165、260（165、260）分别组成亲和与不亲和组合,通过酶联免疫分析技术（Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay,ELISA）对褪黑素含量进行测定,利用病毒诱导的基因沉默（Virus induced gene silencing,VIGS）技术、RNA干扰（RNA interference,RNAi）技术和超表达（Over expression,OE）技术探究小麦TDC1及ASMT1基因在叶锈菌侵染小麦诱发的HR过程中的作用及对H2O2含量的影响,明确这两个基因在小麦抵抗叶锈菌侵染诱发HR时所起的作用,为进一步阐明褪黑素在小麦与叶锈菌的互作过程中与活性氧清除之间的关系奠定基础。本研究主要获得以下结果:1、利用ELISA技术检测了小麦与叶锈菌互作后不同时间点褪黑素及代谢产物含量变化,结果表明:亲和组合与不亲和组合中的褪黑素及代谢产物含量在侵染早期都明显上升且维持在较高水平,不亲和组合中的褪黑素及代谢产物含量高于亲和组合。2、利用RT-qPCR技术检测了TDC1及ASMT1基因在小麦与叶锈菌互作后不同时间点转录水平的表达量变化,在不亲和组合中,TDC1基因在8、16、24、48 h的表达量显著高于亲和组合;不亲和组合中ASMT1基因在4、16、24、48和72 h的表达量明显高于亲和组合。TDC1及ASMT1基因在不同亲和性组合中的表达特征具有显著差异,表明这两个基因在转录水平参与了小麦与叶锈菌互作诱发的防卫反应。3、分别在TDC1及ASMT1基因的VIGS植株上接种260,通过Rohringer及DAB染色后荧光显微镜观察发现,TDC1-VIGS及ASMT1-VIGS植株在叶锈菌侵染点周围诱发的H2O2的含量要高于空载体转化植株,同时HR扩展面积及吸器母细胞数量大于空载体转化植株,褪黑素及代谢产物含量低于空载体植株,表明TDC1及ASMT1基因参与了叶锈菌与小麦互作过程中的HR。4、构建了TDC1基因的RNAi及OE表达载体并获得了OE转化植株。