植物凝集素家族包含有储藏蛋白及与非生物胁迫耐性、病虫害抗性相关的功能蛋白等,是一个成员种类及数目均庞大的家族。JRL (Jacalin-related lectins)类凝集素是植物凝集素中的一种,具有一个或多个与来源于木菠萝(Artocarpus integrifolia)中的Jacalin凝集素类似的结构域,是一类广泛存在于植物中的糖结合蛋白。然而,迄今为止,对于小麦(Triticum aestivum)中JRL凝集素的功能仍然知之甚少。本实验室前期通过生物信息学分析,鉴定出67个表达的小麦JRL家族基因。为了了解这些基因在基因组中的分布,分别以95%和99%的序列相似度为标准比对中国春基因组序列,将其中的65个JRL基因定位在染色体同源群或特定染色体上。利用实时定量PCR分析了部分JRL基因的表达,发现小麦JRL基因在表达上具有组织特异性,本底表达量低,几乎都能受一种或多种生物胁迫(白粉菌及赤霉菌侵染)、非生物胁迫(冷害,高盐及干旱)或激素(SA, JA及ABA)诱导。TaJRL2.1和TaJRL2.2序列相似度高达97%,但两个基因的组织表达特性明显不同。利用洋葱表皮细胞进行的亚细胞定位结果表明,这两个基因编码的蛋白均在整个细胞中表达。这两个基因分别位于染色体1AL及1B着丝粒附近区域。荧光定量PCR结果表明TaJRL2.1仅在小麦穗部高丰度表达,受MeJA及赤霉菌侵染诱导；TaJRL2.2主要在根部表达,其表达量在MeJA处理后下调。由此可见,TaJRL2.1及TaJRL2.2的功能可能已经发生分化。为了了解TaJRL2.1蛋白是否具有凝集素蛋白的一般特性,在原核细胞中表达获得了His-TaJRL2.1融合蛋白,实验表明该蛋白同其他凝集素一样,具备凝血活性。但在用葡萄糖、甘露糖、N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰半乳糖胺、半乳糖、乳糖进行的凝血抑制实验中,这六种糖都没能抑制His-TaJRL2.1的凝血性,说明它们都不能与His-TaJRL2.1产生特异性结合。为了研究TaJRL2.1对小麦赤霉病抗性的影响,将Actinl::TaJRL2.1::Ter表达盒插入到转化表达载体pUCBS中,利用基因枪介导法转化赤霉病感病品种PH691及中抗品种扬麦158的幼胚,通过PCR筛选、GUS染色及荧光定量PCR对再生苗进行筛选验证,获得了三株过量表达TaJRL2.1的转基因植株。连续两个世代对转基因植株的赤霉病抗性进行鉴定,发现过量表达TaJRL2.1能够提高转基因植株对赤霉病的抗性。然而,在用His-TaJRL2.1蛋白进行的抗真菌实验中发现,TaJRL2.1蛋白并没有明显的抑菌作用。为了了解TaJRL2.1作用的机制,对与TaJRL2.1互作的蛋白进行了筛选,对转基因植株的基因表达谱变化也进行了分析。在酵母双杂交实验中,TaJRL2.1没有表现出自身互作。利用pGBKT7-TaJRL2.1筛选赤霉菌侵染后望水白穗部组织的cDNA文库,获得了43个可能与TaJRL2.1互作的蛋白。这些蛋白包括无机焦磷酸酶、MATH domain-containing蛋白、蛋白磷酸酶PP2C、泛素蛋白、核酮糖二磷酸羧化酶活化酶及乙醇酸氧化酶、花粉特异蛋白(protein SF3-like)、膜联蛋白和质脂蛋白,以及一些与抗性相关受植物胁迫上调的EREBP、WRKY、NAC、bZIP转录因子。在利用Affymetrix小麦基因芯片对TaJRL2.1过量表达转基因植株的表达谱分析中,共筛选出246个具有两倍以上差异表达基因,其中203个上调表达,43个下调表达。选取其中5个基因进行实时定量PCR分析,获得了与基因芯片一致的趋势,说明芯片数据大多是可靠的。在这些差异表达基因中,29.3%与抗病及胁迫耐性相关,8.1%与信号传导相关,12.6%与转录调控相关,9.3%与代谢及脱毒相关。通过KEGG分析发现,有7个木质素合成途径的基因因TaJRL2.1的过量表达而激活。大量抗病或防卫反应相关基因在转基因植株中的上调表达与TaJRL2.1转基因植株的抗病性增强现象一致。