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赤霉病(Fusarium head blight)是由镰刀菌引起的麦类作物主要的真菌性病害,该病在湿热流行年份和地区大面积爆发,严重降低小麦产量和品质,威胁粮食安全。随着分子生物学的飞速发展,转基因技术在小麦与镰刀菌互作研究,培育高抗、优质、高产小麦品种等方面具有广阔的应用前景。但是对赤霉病致病机理没有全面深入的了解和缺乏有价值的优质候选基因,成为限制转基因技术在小麦赤霉病改良方面的主要瓶颈。因此,探索小麦与DON毒素的互作机理,筛选和鉴定小麦中与赤霉病抗性相关基因不仅有助于阐明小麦赤霉病的病理机制,而且有利于开发和寻找有价值的抗病基因,为通过转基因技术培育赤霉病抗性小麦奠定基础。根据实验室前期的工作基础,通过已知的EST片段,进行RACE扩增,从小麦品种郑麦9023 cDNA中克隆得到6个受脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒素诱导上调表达基因,编号分别为An, Un, C7,2100,221,2140。通过氨基酸多序列比对和生物信息学分析显示,An、Un基因没有相关基因注释信息,功能未知；C7为甲硫氨酰··tRNA合成酶基因,2100基因编码半胱氨酰··tRNA合成酶,221为多药输出蛋白(MATE)家族基因,2140则为1,3-p-葡聚糖合酶基因。将克隆得到的6个基因分别构建在与gfp融合的亚细胞定位表达载体和由35 S启动子启动的单边界农杆菌转化超表达载体上。通过基因枪介导的转化技术,将目的基因与加融合基因分别导入洋葱表皮细胞进行了瞬时表达,亚细胞定位结果显示221基因为细胞膜蛋白,C7,2140则为细胞核蛋白,2100蛋白分布在细胞质内,An、Un定位于细胞核和细胞质膜上。利用农杆菌介导的遗传转化方法,将克隆得到的6个候选基因分别转入模式植物拟南芥中进行超表达。对T2代转化植株进行了禾谷镰刀菌5035分生孢子液喷雾接种和苗期DON毒素耐受性鉴定。结果显示,转基因株系的对DON毒素的耐受性和对镰刀菌的抗性均有不同程度的提高,其中转221基因,C7基因,Un基因以及2140基因的转化株系对赤霉病抗性和对DON耐受性较野生型拟南芥均有显著性提高。对接种材料进行了DON毒素含量测定,结果显示转Un基因、221基因、C7基因的拟南芥材料毒素含量显著低于野生型对照,转An基因与2100基因的材料较野生型对照相比,毒素含量也相对有所降低。说明这些基因可能与高等植物DON毒性解除作用相关,在一定程度上提高了转基因植株的赤霉病抗性。同时,通过TAIL-PCR克隆得到两个受DON毒素诱导的启动子PAn、PUn,构建由不同长度的启动子片段启动的含gus报告基因的表达载体,用农杆菌转化方法分别转化小麦。TO代转基因植株PCR鉴定结果显示,共有12株PCR阳性材料,其中WAnP1有7株,WAnP2有2株,WUnP1有3株,WUnP2没有得到阳性转化材料,正常结实的有9株。对转化材料进行gus瞬间表达和稳定表达、毒素诱导和半定量PCR验证,结果显示这两个启动子能在小麦中正常启动gus基因的表达,T1代转基因材料半定量PCR结果也证明了这两个启动子属于明显的诱导型启动子,其启动效率受DON毒素的诱导调控。