黄矮病是小麦主要的病毒病，由蚜虫携带的大麦黄矮病毒（Barley yellow dwarf virus，BYDV）侵染引起。普通小麦缺乏对BYDV的有效抗源，至今仅在少数小麦品种中发现耐病基因，但小麦近缘植物中间偃麦草高抗多个BYDV株系。本课题综合运用生物技术将携带抗BYDV基因Bdv2的中间偃麦草染色体7Ai-1L长臂片段导入普通小麦背景，育成抗黄矮病的小麦-中间偃麦草易位系YW642和等YW443等。然而该Bdv2区有多少功能基因目前尚不清楚，这些抗病重要基因的分离、功能与作用机制的研究具有挑战性和重要意义。本研究以抗黄矮病的小麦易位系YW642及其普通小麦亲本中8601为主要材料，利用Affymetrix小麦基因组芯片研究了Bdv2介导的抗病转录谱，解析了部分抗病信号途径。通过比较基因组学等方法从抗黄矮病小麦易位系中分离了抗BYDV重要基因TiRB，利用病毒诱导基因沉默（VIGS）系统和转基因技术验证了其抗黄矮病的功能，超量表达TiRB赋予受体中8601抗BYDV的能力，TiRB表达抑制导致受体YW642体内BYDV的积累、显典型的黄矮病症状。并且初步研究了TiRB基因的一些生物学性质。本论文取得以下主要结果：1.利用Affymetrix基因组芯片分析了YW642抗BYDV转录谱。首先，通过测定YW642(R)、中8601（S）体内BYDV累积浓度变化，确定了接种12及72h为Bdv2介导的抗BYDV反应关键时间点。其次，利用Affymetrix小麦基因组芯片分析了接种BYDV12与72h抗、感基因型的转录谱，获得差异表达基因。总计335个上调表达的防御相关基因主要涉及活性氧，茉莉酸（JA），磷脂（PA）等信号途径参与了抗BYDV反应。成熟期，涉及维持活性氧平衡态、光合作用等相关基因在YW642中受BYDV诱导上调表达，综合叶片显微观察及H2O2浓度测定结果推测光合作用和维持活性氧平衡态相关基因参与了YW642抗BDYV反应。2.根据比较基因组学方法分离获得一个编码NBS-LRR结构蛋白的抗黄矮病候选基因TiRB。根据比较基因组学原理，利用定位于中间偃麦草7Ai-1L易位片段上的抗BYDV相关基因TiDPK1为探针、比对二穗短柄草基因组数据库，筛选出1个候选抗病基因。参考该短柄草和高粱的候选抗病基因保守LRR序列设计引物扩增获得YW642中同源LRR保守区域编码序列，进一步通过RACE技术和RT-PCR技术、从中间偃麦草及易位系中获得特异表达的该候选基因的全长编码序列、命名为TiRB。TiRB编码一个含967个AA、具有典型的NBS-LRR保守结构域的蛋白。通过表达分析、关联分析等，初步推断其功能与抗BYDV相关。3.通过VIGS系统和转基因技术证明TiRB为抗BYDV重要基因。构建TiRB-VIGS重组载体，线性化后体外转录成RNA，摩擦侵染两叶一心期的YW642植株、诱导植株体内TiRB沉默表达。接种BYDV约35d后，感病对照中8601和TiRB沉默表达的YW642植株所含BYDV浓度明显上升、旗叶表现出典型黄矮病症状，而抗病对照YW642表型则近乎免疫，初步证明TiRB是抗BYDV重要基因。构建TiRB过量表达载体及RNAi干扰载体，通过基因枪分别转化受体中8601和YW642幼胚、进行基因功能互补实验。PCR法获得阳性转基因植株，接种BYDV后通过表型鉴定TiRB抗病功能。结果表明：超量表达TiRB提高了受体中8601抗BYDV功能；TiRB表达抑制导致YW64体内BYDV含量明显升高、表现典型黄矮病症状。综合上述结果表明TiRB是抗小麦黄矮病关键基因。4.研究TiRB的表达特性。TiRB表达具有组织特异性，在叶片组织中表达量最高，茎、穗次之，在根中最低；TiRB受外源激素水杨酸（SA）和油菜素内酯(BR)等诱导上调表达；TiRB受BYDV诱导上调表达，在接种BYDV12-24h表达量显著升高。5. TiRB分布于细胞质及细胞核、并与BYDV外壳蛋白互作。构建了亚细胞定位重组载体163hTiRB-GFP，通过基因枪转化洋葱表皮细胞和小麦叶肉细胞，在35S启动子调控下瞬时表达。荧光显微镜下，TiRB-GFP融合蛋白分布于洋葱表皮细胞、小麦叶肉细胞的细胞质、细胞核中。构建双元重组载体CTAPi-TiRB-3×HA，通过农杆菌侵染烟草，提取细胞各组分蛋白、通过Western杂交实验进证实了TiRB分布于细胞质及细胞核。利用酵母双杂交系统和荧光双分子蛋白互补技术证明了TiRB与BYDV CP互作。