小麦条锈病是一种严重危害小麦生产的真菌病害,它是由活体营养专性寄生真菌—条形柄锈菌小麦转化型(Puccinia striiformis f.sp.Tritici)引起的。利用抗病品种是防治小麦条锈病最经济有效的措施,然而病菌频繁变异常常导致小麦品种的抗病性丧失,引致产量的严重损失,因而,研究小麦抗条锈病机制,进而开发病害防控新策略,对持久控制小麦病害具有重大意义。前期的组织细胞学发现,小麦与条锈菌互作过程中,主要通过产生过敏性坏死(Hypersensitive reaction,HR)来阻止病菌的扩展,达到抗病的目的。具有类似胱天蛋白酶(casapase)活性的液泡加工酶(Vacuolar processing enzyme,VPE)参与了植物中的HR反应,并发现VPE可以通过催化成熟激活植物液泡中的水解酶而发挥类似于动物细胞中casapase调控的PCD功能。因此,本论文开展了小麦液泡加工酶的功能研究,以其为揭示小麦抗条锈病分子机理奠定基础。主要研究进展如下:本研究克隆得到的小麦Ta VPE3基因,通过前期的序列比对、进化树分析,将其命名为Ta VPE3。基因编码的蛋白存在信号肽序列。进化树分析表明Ta VPE3与大麦亲缘关系较近,Ta VPE3为营养型VPE。Ta VPE3是一类具有半胱氨酸蛋白酶的酶,体外实验结果表明原核表达的Ta VPE3蛋白具有动物典型半胱氨酸蛋白酶Caspase-1特异酶活性。原生质体亚细胞定位实验表明,Ta VPE3表达分布于细胞核和细胞膜上。通过酵母双杂交筛库实验筛选出三磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)是Ta VPE3的互作靶标;通过双分子荧光实验和蛋白体外互作实验进一步证明Ta GAPDH是Ta VPE3的互作靶标。通过病毒诱导的基因沉默(VIGS)瞬时沉默Ta VPE3的靶标Ta GAPDH,发现Ta GAPDH的沉默增强了小麦对条锈病的抗性。