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钙调素(Calmodulin，CaM)是一种重要的Ca2+结合蛋白，Ca2+/CaM是目前植物细胞信号转导系统中研究得最为深入和广泛的途径之一。本实验室以小麦-叶锈菌互作体系为研究对象，前期工作已经证明小麦-叶锈菌互作表现亲和或不亲和的差异不仅取决于抗病基因的有无，还取决于防卫基因、防卫反应的表达在时间、空间和强度上的差异。而且通过胞外钙及钙调素浓度的变化、钙信使阻断或激活药物试验、钙离子的亚细胞定位、激发子刺激抗病性不同的小麦品种叶肉细胞原生质体后胞质Ca2+变化研究证明Ca2+参与了小麦抵抗叶锈菌侵染的信号转导过程，且此过程中Ca2+浓度升高可能主要来源于胞外。但是小麦CaM是否也参与了这一过程还不清楚。本研究以小麦-叶锈菌互作体系为研究对象，利用小麦(Triticum aestivumL)品种洛夫林10分别和叶锈菌(Puccinia triticina)生理小种260、165组成不亲和组合和亲和组合，试图查明CaM是否参与小麦抵抗叶锈菌侵染的信号转导过程，并初步研究可能是哪一种亚型发挥作用。
首先通过研究钙调素拮抗剂对叶锈菌诱导的小麦过敏性反应(hypersensitive reaction，HR)的影响及小麦-叶锈菌互作早期小麦钙调素表达的western blotting检测，初步探讨钙调素是否参与小麦抵抗叶锈菌侵染的信号转导过程。结果表明在小麦品种洛10叶片上分别注射不同浓度的钙调素拮抗剂三氟拉嗪(Trifluonerazine，TFP)和氯丙嗪(Chlorpromazine，CPZ)后，立即接种叶锈菌小种260，TTP和CPZ均可以在一定程度上抑制小麦受叶锈菌侵染诱发的过敏性反应的发生，而且随着浓度升高，抑制作用增强。Western blotting检测显示不亲和组合中钙调素表达量与对照相比接种后4h已表现增加，接种后8h表达量达最高，随后开始下降，接种后12h基本降到对照水平，而后又稍有增加。而亲和组合接种后不同时间点的钙调素表达量与对照相比无明显差异。以上两方面结果初步证明在小麦-叶锈菌不亲和互作早期，钙调素即被诱导表达，参与小麦抵抗叶锈菌侵染的信号转导过程。
在此基础上，应用实时定量PCR技术，进一步研究小麦中已知的10个CaM基因在接种叶锈菌后不同时间点的相对表达量，探讨小麦在抵抗叶锈菌侵染过程中涉及到哪些CaM基因的参与。结果表明TaCaM2-J在不亲和组合中接种后4h表达量明显高于对照及亲和组合，达对照的8.5倍，而后相对表达量逐渐下降，到接种后16h基本降到对照水平，20h开始又逐渐增加，到接种后48h表达量为对照的5.6倍。其它9个小麦CaM基因在不亲和组合及亲和组合中的表达量与对照无明显差异。这说明TaCaM2-1可能参与了小麦抵抗叶锈菌侵染的早期信号转导过程。
另外本试验还试图利用双向电泳技术从蛋白水平进一步分析参与小麦-叶锈菌早期互作的钙调素亚型。首先建立了适用于植物钙调素亚型分析的双向电泳方法，即利用可溶性蛋白提取缓冲液得到小麦幼苗叶片中的可溶性蛋白，90℃下加热3min处理去除杂蛋白，然后利用丙酮沉淀法获得蛋白干粉，选用长度为17cm，pH3—6的胶条进行第一向等电聚焦分离，第二向SDS-PACE电泳采用15％分离胶。利用这一方法，初步分析了小麦-叶锈菌不亲和组合互作早期钙调素等耐热蛋白质的表达差异，考马斯亮蓝染色结果显示，接种后4h、8h与模拟接种的对照在pH3.5—4.5及分子量在14—18kd范围内的蛋白点并没有明显差异。这可能是因为被诱导表达的小麦钙调素亚型表达量比较低，考染不足以检测到，还需要后续工作加以完善。