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小麦是世界三大主要的粮食作物之一，遭受许多生物、胁迫的影响。干旱、病虫害是影响小麦生长和产量的重要限制因素。逐年递增的干旱面积、人口持续的增加对小麦的安全生产与产量需求提出了严峻的考验。利用基因工程技术培育抗旱节水小麦新材料是解决干旱对于小麦生产影响十分必要而可行的重要手段之一。禾谷孢囊线虫（Cereal cyst nematode，CCN，Heterodera avenae）是危害小麦生产的主要病虫害，可使小麦减产20％～30％，而严重地块减产可达50％以上。易变山羊草1号具有CCN抗性，对来自于10个国家的15个生理小种均具有抗性，是改良小麦抗禾谷孢囊线虫的优良资源。本研究主要通过筛选西南麦区优良小麦基因型、优化小麦遗传转化体系，导入优良抗旱基因HDG11，为创制抗旱小麦新种质提供基础。通过对易变山羊草次生代谢途径中与抗禾谷孢囊线虫相关的重要基因TDC克隆和功能分析，为小麦的抗禾谷孢囊线虫育种奠定基础。主要的研究结果如下: 1.选用的18个西南麦区小麦品系的幼胚在6种诱导培养基下的平均出愈率无显著性差异，品种间和诱导培养基下愈伤质量存在差异，其中X108在CMNK下愈伤质量较好;内麦9号在CMA，CM4C，川育16在NK，CMNK上的质量最佳;其中绵农4-38在6种诱导培养基下都表现出较好的愈伤质量，同时这些对应的诱导培养基下的幼胚出苗率低。 2.筛选基因型、优化诱导培养基、诱导时间等因素结果表明:最佳基因型与诱导培养基为川麦42(CMA)、内9(CMA、NK)、小偃22(CMNK、CMA、CM4C)、XF08(NKT);最佳遗传转化条件为幼胚诱导3-7d、1/10MS重悬液、共培养加入200μL/皿 H2O、甘露醇预处理1-4d。 3.通过农杆菌介导的方法将HDG11基因导入模式小麦转化受体Bobwhite，CS以及XF08等品系，经PCR，Southern等分子鉴定，除草剂大田鉴定已经获得20个转基因阳性株系。将CS阳性株系的T2代进行抗旱性研究，发现转基因植株在干旱条件下SOD酶活，脯氨酸含量增加，而气孔数目减少，有效穗数、穗数粒、千粒重增加。转化阳性植株分别为父本和母本与自育优良小麦品系和推广小麦品种川育20、CD010-品1、CD010-鉴160等杂交，获得了18份含HDG11目标基因的杂交后代材料。 4.克隆了3个易变山羊草TDC基因AeVTDC-1，AeVTDC-2和AeVTDC-3的cDNA序列，其中AeVTDC-1的全长cDNA1595.bp，编码区全长1533bp，编码510个氨基酸，分子量55.5kDa，等电点5.23;Ae VTDC-2的全长cDNA1823bp，编码区全长1554bp，AeVTDC-2编码518个氨基酸，分子量56.2kDa，等电点5.50;AeVTDC-3的全长cDNA1305bp，编码区全长1068bp，编码356个氨基酸;3个基因均磷酸呲多醇的结合位点。 5.基于TDC基因cDNA序列构建易变山羊草AeVTDC-1和AeVTDC-2与近缘物种大麦、节节麦、短柄草、水稻等，以及模式植物拟南芥与杨树的进化树，对它们进化关系比较发现，这两个基因均聚在单子叶植物所在的分支下，并且再下级分子下与小麦和节节麦在进化关系上更近。它们的基因组序列表明，选定的基因中除杨树和拟南芥的三个基因，其它的基因均无内含子或仅具有一个内含子。保守结构域分析表明该类基因具有10个保守区，部分基因有保守区的缺失。 6.不同激素作用下的表达模式表明，AeVTDC-1和AeVTDC-2受到几个激素的调控，在ABA和MeJA激素作用下，两个基因的表达均是逐渐增加到峰值后缓慢下降，而在SA作用下，两个基因的表达式随着时间的增加，表达量逐渐降低至最低后上升的。同时两个基因在易变山羊草的根、茎、叶花中的表达量不同，花中表达量最高，而茎中表达量最低。 7.TDC酶活抑制剂s-αFMT处理易变山羊草后，其感染禾谷孢囊线虫和根结线虫的数目增加。 8.构建了AeVTDC-1的原核表达载体，在IPTG的诱导表达下，特异表达58.7kD的蛋白，酶活检测证明具有色氨酸脱羧酶活性。构建超表达植物双元载体pCA35S-AeVTDC1，抗虫性（南方根结线虫）鉴定表明转基因阳性株系感染根结线虫的数目减少，说明该基因过表达可以提高烟草抗根结线虫的能力。 9.对转AeVTDC-1烟草阳性株系的根部表达特异性观察表明（荧光检测），该基因相对集中于维管束和近表皮处。亚细胞结构上主要在细胞核和细胞壁上表达。 10.对转AeVTDC-1烟草的生物碱HPLC分析，转化材料对应出峰时间的紫外吸收峰(AU)相同，峰值与未转化材料均在0-0.6间变化，但RKN(root knotnematode)接种后对照材料和转化材料的AU域值均增加了，AU峰的变化无一致性。对照材料在处理后AU值显著增加的出峰时间是约7.4min，而转化材料AU值显著增加的出峰时间是约3.2min、7.2min、7.4min。 本研究建立和优化了西南麦区小麦遗传转化技术体系，成功转化HDG11基因获得抗旱新材料;成功克隆了色氨酸代谢途径关键酶TDC基因，并初步验证其功能。这些研究结果为培育抗旱节水、抗禾谷孢囊线虫小麦新材料提供了技术支撑和物质基础，也为深入揭示抗旱、抗禾谷孢囊线虫分子机理奠定了重要基础。