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由专性寄生真菌小麦白粉菌(Blumeria grawinis f.sp.tritic)引起的小麦白粉病在世界范围内给小麦生产带来严重损失。基因芯片技术是分析基因差异表达的有效手段,可以快速、有效、高通量的获得基因在转录水平的表达信息,因此基因芯片技术在小麦的基因表达研究中被广泛应用。利用基因芯片从整体水平研究小麦在白粉菌胁迫下的代谢途径,分析抗病信号传导机制,进而研究其抗性机理,挖掘白粉病抗性相关基因,对于认识小麦抗白粉病的遗传基础,培育持久抗病新品种具有重要意义。抗病种质爱丁堡b引自英国爱丁堡,对白粉病表现免疫,是优异的抗病种质,具有较高的利用价值,因此很有必要研究其抗性机制。本文利用基因芯片分析了抗病种质爱丁堡b在白粉菌胁迫下的基因表达谱。主要研究结果如下:1.差异表达基因的筛选利用经白粉菌诱导的爱丁堡b、矮抗58为材料,以接菌Oh的总RNA为对照组,接菌6、12、24、48、72h共5个时间点的总RNA等量混合为实验组。样品的cRNA与基因芯片杂交,获取均一化处理的数据。以实验组和对照组至少有一组数据信号值≥7.0且差异倍数(foldchange,FC)≥2.0或≤0.5为标准筛选差异表达基因。通过比较爱丁堡b经白粉菌诱导前后的信号值,共筛选出差异表达探针5,835个,其中上调表达2,801个,下调表达3,034个。比较矮抗58经白粉菌诱导前后的信号值,共筛选出差异表达探针4,447个,其中上调表达2,140个,下调表达2,307个。2.实时荧光定量RT-PCR验证为验证芯片数据的可靠性,挑选17个差异表达的探针,其中15个探针上调表达,2个探针下调表达,设计特异性引物进行实时定量RT-PCR验证。以爱丁堡b接菌Oh总RNA反转录的cDNA、接菌5个时间点总RNA等量混合反转录的cDNA为模板,用SYBR Green Ⅰ染料法实时定量RT-PCR体系和2-△△Ct法进行相对定量,结果显示17个探针的表达模式与芯片结果一致,证实了芯片数据的可靠性。再分别以爱丁堡b接菌0、6、12、24、48、72 h共6个时间点的总RNA反转录的cDNA为模板,研究基因在各个时间点的表达模式,结果表明:白粉菌诱导后,基因在不同诱导时间表达量差异较大,其在诱导后72 h内的整体表达模式与用混合样品结果一致,因此用混合样品可以提高筛选效率,另外,白粉菌接种后24 h可能是爱丁堡b抗病防卫反应的一个关键时间点。3.白粉菌胁迫下爱丁堡b的基因表达谱分析分析爱丁堡b经白粉菌诱导前后的表达谱,差异表达基因主要包括与代谢相关的酶类、转录因子、病程相关蛋白、防卫基因、信号传导因子等。Pathway分析显示差异表达基因参与了苯丙烷类生物合成、茉莉酸生物合成、活性氧代谢等与抗病相关的代谢过程。GO分类获得与抗病相关的生物学过程,响应刺激的探针占11.10%,免疫系统过程和死亡分别占2.29%与1.28%。综合爱丁堡b与矮抗58基因芯片分析结果表明:爱丁堡b中茉莉酸信号途径和水杨酸信号途径被白粉菌激活,同时参与了防卫反应;矮抗58中茉莉酸信号途径被白粉菌激活,参与防卫反应。爱丁堡b、矮抗58中茉莉酸信号途径都参与了防卫反应,只存在水杨酸信号途径的差异,因此推测爱丁堡b起抗病作用的主要信号途径是水杨酸信号途径,茉莉酸信号途径起辅助作用。