大麦mlo基因是野生Mlo基因的隐性突变体，该突变可以引发大麦产生对白粉病菌产生高效持久的广谱抗性。与一般小种专化性抗病基因不同的是，mlo基因不会引起被侵染细胞的过敏性反应，而是以局部细胞壁加厚来抵抗病原菌的抗初侵染。 大量的细胞学研究证明了叶肉细胞代谢状况、钙离子信号等与大麦抗病性有密切关系；最近的研究发现，野生的MLO蛋白是一类钙调素结合蛋白。但到目前为止，还不清楚这些相关过程如何在细胞学水平上发挥作用。为此，本论文利用分子细胞学方法对大麦与白粉病菌互作过程中的MLO蛋白、CaM（钙调素）、光合作用的标志酶Rubisco和Rubisco活化酶（RCA）的时空表达模式与抗病性的关系进行系统分析，并量化了各基因的表达水平。取得了以下主要结果： 1．对MLO蛋白的细胞化学定位分析后发现，MLO蛋白是一种定位在叶绿体和细胞核上的低丰度表达的蛋白；病原菌侵染后Mlo基因在12h和48h表达量都相对较高，而这两个时期都是病原菌发育的关键时期。说明此时叶肉细胞发生了代谢上的变化，Mlo基因表达水平的提高可能有利于抑制叶肉细胞的坏死，为病原菌的发育提供充足的营养。 2．在大麦表皮中始终未发现MLO蛋白；但在病原菌与大麦表皮细胞的互作界面——吸器外基质中有MLO的积累，而且在病原菌的不同器官中（包括吸器）均发现密集的特异性标记位点。这些特异性标记的位点可能是MLO蛋白或其降解后的衍生物，可能是大麦表皮细胞合成的并通过吸器外基质与吸器进入病原菌菌丝与孢子。我们推测，MLO蛋白或其降解后的衍生物是病原菌成功侵染与发育所必需的一种植物因子或寄主因子。 3．CaM是植物中分布非常广泛的一种Ca²⁺结合蛋白。在本研究中，对CaM的细胞化学定位分析后发现，除了液泡外，在细胞的细胞壁、细胞核、细胞质和叶绿休、线粒体中等都发现了有CaM标记。接种病原菌后12-48h，感病品种叶绿体中的含量相对较高。但总体来说，钙调素的含量相对比较稳定，说明CaM蛋白可能主要是通过与钙离子结合后构象的变化来传递Ca²⁺信号，而不是靠剂量效应来调节细胞的代谢。CaM的相对含量在维管束伴胞细胞核中最高，而且在病原菌侵染后变化最明显。伴胞细胞在植物组织的有机营养运输中具有重要作用，因此可以认为在受到病原菌侵染后，感病品种体内 赵淑芳mlo大麦与白粉病菌互作的分子细胞学研究2003－5－2！的有机营养迅速进行了再分配。4．超微结构分析表明，病原菌侵染能够诱导侵染点附近叶肉细胞中11－l一绿体的增殖，新叶绿体的不断产生，从而延缓了叶肉细胞的衰老和死亡。对寄主叶肉细胞化学研究发现，病原菌接种后12 h叶肉细胞光合作用标志性酶的含量发生迅速的变化，感病大麦品种 问ngrid)中光合作用标志性酶含量急剧减少，而抗病大麦（mlo上）品种中则趋势相反。随后，不论在感病或抗病大麦中酶含量一直下降，但感病品种中一直维持相对较高水平。以上结果说明，病原菌吸器的产生诱导了大麦叶肉细胞新的叶绿体的形成，并延缓了叶绿体的衰老过程，从而为病原菌吸器的发育提供了充分的营养来源。