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小麦叶锈菌属于专化性非常强的活体营养型真菌。在小麦与叶锈菌互作的不亲和组合中,寄主细胞通过过敏性反应(hypersensitive reaction,HR)的方式抵抗叶锈菌的侵染。NB-LRR类抗性蛋白是一种重要的R蛋白,根据N-端保守结构域的不同可以分为TIR-NB-LRR和CC-NB-LRR两类,近年来,关于CC-NB-LRR类蛋白在植物抗病方面的报道越来越多。实验室前期选用小麦近等基因系TcLr26与其轮回亲本Thatcher(Tc)分别与叶锈菌生理小种260组成不亲和(有HR)及亲和组合(无HR),进行转录组测序。本研究通过分析该转录组数据,筛选到一个CC-NB-LRR类基因家族的新成员,并且深入探讨了该基因在小麦抵抗叶锈菌侵染的HR诱发中的作用机制。所得主要结果如下:1.通过分析小麦与叶锈菌互作的转录组数据库筛选得到一个CC-NB-LRR类基因家族新成员,发现该基因在亲和组合中的表达几乎为0,而在不亲和组合中组成型表达,推测该基因可能与不亲和组合中寄主HR的发生相关,因此将其命名为TaNRH(NB-LRR gene required for HR)。生物信息学分析发现TaNRH CDS全长为2874 bp,编码957个氨基酸,N末端有Rx-CC-like结构域、中心有NB-ARC结构域、C末端有LRR结构域。2.通过对基因组DNA进行PCR扩增证明了TaNRH特异存在于TcLr26基因组中,在Tc中不存在。利用RT-qPCR技术检测不亲和组合中TaNRH基因在接种后不同时间的表达水平,结果表明在不亲和组合中,随着接种时间的变化,TaNRH基因的表达量没有明显变化,即TaNRH基因的确是组成型表达的。3.构建p-Super1300::TaNRH-GFP载体,瞬时转化烟草后发现TaNRH蛋白定位在细胞质中。4.分别利用VIGS技术和RNAi技术在TcLr26上沉默TaNRH,然后接种叶锈菌小种260,发现与对照植株相比,TaNRH基因沉默植株的HR面积明显增大,HMC数量也明显增多,证明TaNRH在小麦抵抗叶锈菌侵染的HR发生中发挥正调控作用;在Tc上超表达TaNRH基因,接种叶锈菌后,发现超表达TaNRH可以开启诱发HR的信号通路,不需要叶锈菌诱导也能发生HR。5.构建pGADT7-TaNRH、pGBKT7-TaRanGAP2、pGBKT7-TaNRH酵母双杂交载体,然后将pGADT7-TaNRH和pGBKT7-TaRanGAP2以及pGADT7-TaNRH和pGBKT7-TaNRH分别共转化酵母,结果显示TaNRH自身不能发生相互作用,而TaNRH和TaRanGAP2在细胞内能够发生相互作用。6.构建BiFC载体pSPYCE(M)-TaNRH、pSPYNE(R)173-TaRanGAP2、pSPYNE(R)173-TaNRH,瞬时转化烟草后发现TaNRH自身不能在烟草细胞内发生相互作用,TaNRH和TaRanGAP2能够在细胞内发生相互作用。