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系统获得抗性(systemic acquired resistance,SAR)是一种可诱导的植物抗病模式,具有抵抗二次病原菌侵染的广谱抗性。在拟南芥中,病原菌直接侵染或由植物激素水杨酸SA(salicylic acid)及其类似物BTH(benzothiadiazole)处理,均可诱导产生SAR。同时,SAR与SA的积累及病程相关PR(pathogenesis-related)基因的转录激活相关。拟南芥中,NPR1(non-expresser of PR genes 1,或NIM1和SAI1)蛋白是植物SAR中关键的转录调控因子。当植物应对病原菌侵染时,SA会产生积累,NPR1蛋白从细胞质转移到细胞核与一类富亮氨酸拉链转录因子(TGA2)结合诱导PR基因的表达。然而,在大麦和小麦等麦类作物中,BTH处理可诱导植株产生对包括布氏白粉菌(Blumeria graminis)和小麦叶锈菌(Puccinia triticin,Pt)等病原菌的广谱抗病反应,但似乎这些抗性都不受NPR1蛋白的调控。本研究主要内容及结果如下:利用植物诱抗剂水杨酸类似物BTH处理大麦过表达wNPR1基因转基因材料wNPR1-OE、基因沉默HvNPR1基因转基因材料HvNPR1-Kd和野生型材料。通过qRT-PCR检测与转录组测序RNA-seq,分析了NPR1基因在BTH诱导抗性中的功能以及PR、BCI(barley chemical-induced genes)、WRKY等基因的诱导表达模式。结果表明,大多数BCI基因不受NPR1的调控。同时,在wNPR1-OE转基因材料中,少数PR基因对BTH处理更加敏感。大量转录因子,特别是WRKY转录因子家族基因,受BTH诱导表达显著上调。少数WRKY转录因子的表达模式与NPR1转基因表达水平呈现正相关。基于转录组数据分析,本研究初步筛选得到7个在BTH诱导抗性过程中显著上调的WRKY基因,分别为HvWRKY2、HvWRKY28、Hv WRKY41、Hv WRKY46、HvWRKY48 HvWRKY50、HvWRKY52。对上述7个WRKY基因进行了克隆和农杆菌介导的小麦叶片瞬时表达,结果表明,瞬时表达HvWRKY41和Hv WRKY46可以显著增强小麦对小麦叶锈菌毒性生理小种THTT的抗病水平。同时,利用酵母双杂交Y2H技术,探索了上述7个BTH诱导抗性关键WRKY转录因子与小麦wNPR1蛋白的互作情况,未发现存在直接互作。在烟草叶片中,对HvWRKY41和HvWRKY46蛋白进行了亚细胞定位,两个WRKY转录因子均存在植物细胞核定位。综上所述,本文构建了大麦BTH诱导抗性的转录调控网络,通过生物信息学分析,发现了调控网络中的关键WRKY转录因子,并对其进行了初步的功能研究,为小麦广谱抗病遗传改良提供了新思路。