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小麦条锈病严重危害着我国的小麦生产,目前我国培育的主栽小麦品种主要以抗条锈病的主效R基因控制条锈病的危害。由于R基因缺乏持久性,致使病害的周期性大流行,严重危及到我国的粮食安全。因此,探索抗条锈病的非寄主抗性等具有持久抗病性的分子机理有利于拓宽抗条锈病育种的思路。以亲缘关系较近的二穗短柄草为材料研究其对小麦条锈菌的非寄主抗性将加快解析小麦条锈病持久抗性的分子机制。本研究以实验室构建的二穗短柄草T-DNA插入突变体群体为研究对象,通过接种小麦条锈菌筛选得到了200多个感病/抗病的突变体株系,并对这些株系的病理学表型进行了分类。 从感病/抗病突变体中分离得到了一个感病株系T1415,在接种小麦条锈菌后,叶片表面布满孢子堆,无坏死,为高度感病,同时叶片向远轴面卷曲成筒状。病理学组织染色观察发现,小麦条锈菌在野生型Bd21叶片上侵染的很多过程都被抑制,如芽管寻找气孔、侵染点的建立以及侵染菌丝在叶肉细胞间隙的生长等过程,而在T1415株系的叶片上,小麦条锈菌的各个侵染过程都很顺利,DAB染色发现,T1415叶片上的H2O2产生减少。叶片结构的染色和石蜡切片显微观察发现,T1415突变体叶片的泡状细胞层数明显增多,但细胞面积没有变化。 通过反向PCR的方法得到了T1415株系T-DNA插入的位点,该位点位于基因BdZFHD1上游约3.9kb的位置,该基因预测编码zinc finger homeobox功能域的转录因子,RT-PCR的结果表明,BdZFHD1基因的表达量显著增加。遗传转化实验证实,当将野生型中的BdZFHD1基因过表达时,转化株系也会呈现T1415株系的病理表型和形态表型。 实时定量PCR表明,BdZFHD1主要表达在小穗和节中,亚细胞定位显示,BdZFHD1定位在细胞核中,转录活性检测证明BdZFHD1具有转录激活的活性,因此BdZFHD1是一个转录激活子。利用转录组测序的方法,找到了BdZFHD1结合的候选靶基因,进一步的验证实验如凝胶阻滞(EMSA)、酵母单杂等,正在进行中。为了对BdZFHD1基因的功能有更加深入的理解,寻找其结合位点的ChIP-seq正在进行中。 在黑暗条件下的萌发实验发现T1415突变体的种子萌发时上胚轴出现弯曲的现象,当利用800nM的eBL处理种子时,这种弯曲现象消失,恢复到野生型的状态,表明T1415的表型很有可能是BR缺失引起的,这需要进一步的验证。