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由条形柄锈菌小麦专化型（条锈菌）（Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst）引起的条锈病是我国小麦种植区的一种毁灭性病害。长期以来,由于条锈菌无法体外培养且不能遗传转化、小麦异源六倍体基因组庞大复杂等困难,造成条锈病的研究相对滞后,病害防控处于被动状态。合理利用抗病品种是防控条锈病最经济环保的措施。然而,由于条锈菌毒性变异频繁、小麦抗病资源匮乏等问题,导致传统抗锈育种面临巨大的挑战。因此,亟需挖掘小麦新的抗条锈病基因资源,开展抗病因子介导的抗病机制研究,对小麦条锈病的持久绿色防控具有重要意义。植物对病原菌的抗性反应涉及一系列的信号识别、传导和防御基因表达等过程,这些信号分子如钙离子、活性氧（Reactive oxygen species,ROS）、水杨酸（Salic acid,SA）及油菜素内酯（Brassinosteroid,BR）等通过复杂的信号途径激发抗病相关蛋白的表达。然而,目前关于小麦广谱抗锈病的分子机制知之甚少。基于此,本研究以小麦条锈病为主攻对象,围绕小麦新的抗病因子挖掘及其介导的抗病机理解析方面开展了一系列研究,获得了如下创新性结果。1.明确了TaCSN5通过SA信号通路负向调控小麦对条锈菌的抗性。组成型光形态发生因子9信号复合体（COP9[constitutive photomorphogenic]signalosome,CSN）在植物光形态建成和逆境胁迫等方面具有重要作用。然而,小麦CSN家族在条锈菌侵染过程中的功能尚不清楚。借助于条锈菌侵染小麦的转录组数据,分析发现小麦CSN家族中TaCSN5基因在亲和互作中被显著诱导表达,同时发现其也能够被外源SA显著诱导,暗示了TaCSN5可能通过SA信号通路参与小麦与条锈菌的互作。为了验证其功能,利用转基因技术构建了TaCSN5过表达拟南芥材料,发现该材料对Pto DC3000的感病性显著提高,PR基因的转录水平明显降低。进一步创制了TaCSN5过表达和稳定沉默小麦材料,研究表明过表达TaCSN5株系对条锈菌的抗性明显减弱,同时伴随着PR基因的转录水平降低,条锈菌的菌丝面积增大。然而,TaCSN5稳定沉默株系表现出对条锈菌多个生理小种的广谱抗性,PR基因的转录水平增加,条锈菌的菌丝生长受到明显抑制。进一步明确在条锈菌侵染过程中,TaCSN5能够负向调控TaG3NPR1的转录和小麦体内SA的积累。综上表明,TaCSN5通过SA信号通路负向调控小麦对条锈菌的抗性。2.证实了TaNH2需要被TaCIPK10磷酸化以赋予小麦对条锈菌的广谱抗性。前期研究表明,钙调神经磷酸酶B类蛋白（Calcineurin B-like protein,CBL）互作激酶TaCIPK10（CBL-interacting protein kinases 10）能够互作并磷酸化TaNH2（NPR1同源蛋白）第518位的Ser（丝氨酸）并正向调控小麦对条锈菌的抗性,但其作用机理需深入研究。基于此,我们创制了TaNH2和TaNH2-S518A（第518位的Ser突变为Ala[丙氨酸]使其不能被TaCIPK10磷酸化）过表达转基因小麦。研究发现,TaNH2过表达株系比TaNH2-S518A过表达株系表现出更好的抗性表型,证明TaNH2发挥抗病功能需要被TaCIPK10磷酸化。为明确TaCIPK10激酶活性是否影响其抗病功能,创制了TaCIPK10和TaCIPK10-K42N（第42位的Lys[赖氨酸]突变为Asn[天冬酰胺]使其丧失激酶活性）过表达转基因小麦。与TaCIPK10过表达株系相比,TaCIPK10-K42N过表达株系的抗病性显著降低;与对照相比,TaCIPK10-K42N过表达株系的表型无显著差异。综上表明,TaCIPK10的激酶活性对于其发挥抗条锈病功能是必要的,并且TaNH2发挥抗病功能需要被TaCIPK10磷酸化。3.发现BR信号通路中的BES/BZR转录因子TaBZR2通过增加几丁质酶活性赋予小麦对条锈菌的广谱抗性。油菜素内酯（BR）信号途径促进植物多种生理过程,BRI1-EMS抑制因子（BES）/油菜素唑抗性因子（BZR）是BR信号转导过程中的关键转录因子。前期研究表明,BES/BZR类转录因子TaBZR2通过直接上调谷胱甘肽S-转移酶1（TaGST1）的转录活性介导小麦（Triticum aestivum）的干旱胁迫响应。然而,TaBZR2在生物胁迫中的功能尚不清楚。借助于条锈菌侵染小麦的转录组数据分析发现,小麦BZR家族中TaBZR2被条锈菌诱导显著上调。为探究TaBZR2是否参与小麦免疫,首先通过诱导表达分析发现,TaBZR2的转录水平在接种Pst和用flg22或Pst激发子类蛋白Pst322处理后显著上调。为了进一步验证其功能,创制了TaBZR2过表达和稳定沉默小麦材料。过表达TaBZR2株系对条锈菌多个生理小种产生了广谱抗性,表现为条锈菌的菌丝生长被抑制,PR基因的转录水平升高,条锈菌侵染点附近的H2O2积累增多。与此相反,TaBZR2沉默株系对条锈菌多个生理小种感病性增强,条锈菌的菌丝面积增大,PR基因的转录水平降低,侵染点附近的H2O2积累减小。进一步在小麦中瞬时沉默TaGST1后发现,条锈菌侵染后的表型与对照相比没有明显差异,证明在干旱条件下被TaBZR2激活的TaGST1在条锈菌侵染过程中不发挥作用。为进一步探索其抗病机理,在条锈菌侵染过程中对TaBZR2过表达材料进行了转录组测序分析,基因本体（gene ontology）分析表明TaBZR2可能调控几丁质酶基因的转录。q RT-PCR分析明确了TaBZR2显著调控几丁质酶基因TaCht20.2的转录。凝胶迁移实验（EMSA）和双荧光素酶报告基因检测实验证实了TaBZR2可直接结合TaCht20.2启动子并激活其转录。几丁质酶活性分析表明,条锈菌侵染过程中TaBZR2提高了小麦体内几丁质酶活性。因此,TaBZR2通过提高几丁质酶活性赋予小麦对条锈菌的广谱抗性。综上所述,本研究系统地研究了TaCSN5、TaNH2和TaBZR2在小麦与条锈病互作过程中的功能,解析了TaBZR2介导的抗病机理,丰富了植物SA和BR信号通路介导的免疫调控网络,为小麦抗锈育种提供了有应用前景的基因资源和理论依据。