NPR1基因是介导植物系统获得抗性(Systemic Acquired Resistance，SAR)的重要的转录调控因子。在本课题组前期研究中，发现了小麦条锈菌（Puccinia striiformis f.sp.tritici，Pst）中存在效应蛋白PNPi可通过靶标NPR1蛋白抑制SAR类似反应。然而，小麦锈菌效应蛋白PNPi在植物中的其他靶标及其分子机制仍亟待明确。本研究主要研究内容及结果如下:
　　利用小麦转基因技术，制备了过表达重组蛋白SP(TaPR1a)-PNPi-cMYC的小麦转基因植株Ubi∷SP-PNPi-cMYC。利用丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae pv.tomato)DC3000诱导小麦SAR类似反应，发现PNPi可以通过抑制小麦病程相关PR基因的表达影响转基因植株对病原物稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）菌株P131的抗性水平。利用酵母双杂交筛库技术，以PNPi为诱饵蛋白，发现其候选互作靶标为小麦病程相关蛋白TaPR1a。对TaPR1a基因全长进行克隆并构建至酵母双杂交载体，初步明确了PNPi与TaPR1a的蛋白互作特征，结果表明PNPi可与TaPR1a蛋白C端的CAPE1短肽区域结合，而该短肽可以作为病程相关分子模式(PAMP)类似物来诱导植物的PTI反应(PAMP-triggered immune)。利用农杆菌介导的基因瞬时表达技术，初步明确了重组蛋白SP(TaPR1a)-PNPi-GFP在本氏烟草中的亚细胞定位。通过质壁分离实验，可在烟草细胞的质外体观察到明显的SP(TaPR1a)-PNPi-GFP荧光信号，而在细胞质与细胞核中同样可以观察到SP(TaPR1a)-PNPi-GFP的荧光积累。双分子荧光互补实验结果表明，PNPi与TaPR1a在细胞的质外体存在蛋白互作。为了进一步验证TaPR1a基因的功能，本研究制备了过表达TaPR1a基因的小麦转基因植株Ubi∷TaPR1a。通过接种小麦叶锈菌(Puccinia triticina，Pt)毒力小种THTT，发现在小麦转基因材料Ubi∷TaPR1a表现出更高的抗叶锈菌水平。利用丁香假单胞菌DC3000诱导小麦系统获得抗性类似反应，荧光实时定量qRT-PCR结果表明，小麦转基因材料Ubi∷TaPR1a的丁香假单胞菌DC3000接种相邻区并没有更高的PR基因表达。但在丁香假单胞菌DC3000的注射区域，通过DAB及NBT染色，可以观察到小麦转基因材料Ubi∷TaPR1a中更高的活性氧(Reactive Oxygen Species，ROS)积累。
　　根据上述结果，推测小麦锈菌效应蛋白PNPi通过靶标小麦病程相关蛋白TaPR1a的CAPE1短肽区域抑制植物PTI反应，从而有利于锈菌的侵染。本研究拓展了锈菌效应蛋白PNPi的植物靶标及毒性机制，探索了病原菌毒性蛋白在植物质外体的作用机制，为深入了解小麦与锈菌分子互作提供了新思路。