小麦(Triticuma aestivum L.)富含蛋白质、各种矿物质、脂肪和淀粉,是我国种植的重要粮食作物。小麦白粉病是由小麦白粉菌(Blumeria graminis f.sp. Tritici)引起的真菌气传性病害,主要危害叶片,严重时可危害叶鞘、茎秆、穗部麦芒等,是影响小麦产量及质量的重要叶部病害之一。在20世纪80年代后,由于水肥条件不断的改善、感病品种的大量种植、播种密度的加大以及病菌本身的不断变异等,导致了小麦白粉病发病范围呈扩大化趋势,逐渐从西南和东南沿海麦区蔓延至全国几乎所有麦区,甚至在许多地区白粉病已经代替其他小麦病害从次要病害上升为主要病害。自1930年Waterhouse在小麦品种Thew中发现小麦抗白粉病基因以来,各国科学家对小麦白粉病抗性基因的遗传特点及染色定位进行了广泛的研究。目前为止,在小麦种内及其近源种属内发现了64个小麦抗白粉病主效基因,编号从Pm1到Pm47,覆盖在40多个位点上。Pm40是从GRY19发现并命名的抗白粉病基因,位于小麦7B染色体短臂上。Pm40对多种小麦白粉菌生理小种都表现为免疫,在河南和四川表现为高抗白粉病。为了阐明Pm40基因的抗病机制,尤其是在白粉菌侵染后的基因表达情况和生理效应。本文以抗白粉病品系L693(含Pm40)和感白粉病品系L1095(不含Pm40)为实验材料研究了在白粉菌侵染小麦初期(0h、24h、48h、72h),通过光合作用相关参数测定、抗氧化酶系统酶活测定、SSH技术综合分析了小麦抗白粉病基因Pm40的抗病机制,从而为下一步克隆该抗性基因提供重要依据。现结果如下：1通过综合分析L693和L1095的光合荧光数据。结果发现在白粉菌侵染初期,由于L1095不含Pm40基因,只有通过调节气孔开合以抵御病原菌入侵；而L693由于含有抗性基因,在0-24小时之间抗性基因得到激活,24-48小时植株关闭部分PSII系统以保护PSII反应中心免受病原菌侵入伤害,在72小时后植株重新优化PSII系统,恢复较高光合能力,宿主抗性得到完全发挥。2通过分析白粉菌侵染后的抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)、可溶性蛋白、脯氨酸含量的变化。结果发现在48h内L693有较低的抗氧化酶活性,在48h后L693的抗氧化酶活性显著升高。有研究表明低浓度的活性可以作为信号分子,因此本研究认为L693在48h内以H202作为信号分子激发了抗性基因表达,在48h后随着抗性水平的升高,宿主抗性建立。3本研究提取了24、48、72h两个材料的等量混合RNA构建了正、反向SSH-cDNA文库。正向SSH-cDNA文库以L693为tester,L1095为driver。反向SSH-cDNA文库以L1095为tester,L693为driver。结果发现L693表达的基因,48.3%参与了碳代谢过程；15.5%参与了光合作用途径；5.2%参与了氮代谢途径；1.7%参与了运输代谢过程；剩下27.6%的表达基因的功能仍然不明确。L1095表达的基因,23.1%、19.2%、3.8%、3.8%的基因分别参与到了光合代谢、细胞壁代谢、氮代谢和碳代谢途径；超过50%的基因的功能尚不明确。与此同时,通过电子定位,本研究发现位于一个位于小麦7B染色体上的EST,其Genbank编号为JZ532636。通过序列比对发现这个EST序列与编码3-酮脂酰辅酶A合酶(3-ketoacyl-CoA synthase 6)的基因有高度的同源性(E=0,Identity=92.9%)。在拟南芥中,KCS1基因编码3-酮脂酰辅酶A合酶的合成,该合酶参与脂肪酸链的延长,并且和蜡质的合成有关,该酶是一个跨膜蛋白。而有研究报道长链脂肪链参与了植物-病原菌互作过程中的信号转导,推测该基因可能参与了白粉菌侵染后的抗病信号转导；加上该基因定位于7BS染色体上,因此编号该酮脂酰辅酶A合酶的基因可能是Pm40的一个候选基因。综合来说,本研究从基因表达、生物化学以及生理学的角度阐明了Pm40对白粉菌侵染的抗性机制：当病原体入侵时氧化裂解释放的活性氧作为信号分子来激发相关抗性基因表达；之后基因通过关闭部分PSII来保护PSII并调节光合作用：最后,植物重新开启PSII反应中心,恢复高光合能力,由此宿主抗性形成。本研究有助于彻底明确Pm40介导的抗性机理,同时也有助于加速该抗性基因在小麦白粉病抗性遗传改良中的应用。