小麦（Triticum aestivum L.）是世界上主要的粮食作物。由禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）侵染小麦穗部而引起的小麦赤霉病（Fusarium Head Blight,FHB）是一种世界性真菌病害。近年受气候和耕作制度等因素影响,小麦赤霉病的爆发越发频繁,对全球小麦生产造成严重影响。小麦赤霉病不仅严重影响小麦品质和产量,致病真菌在侵染过程中分泌的多种毒素在麦粒中残留,严重威胁人畜健康,其中作为毒力因子的脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol,DON）影响最为明显。“抗病品种不高产,高产品种不抗病”是目前小麦传统育种所面临的严重问题。课题组前期研究发现拟南芥P4-ATPase At ALA1可转运DON进入液泡,提高拟南芥对于DON的耐受性。为明确P4-ATPase是否在小麦抗禾谷镰刀菌侵染方面发挥作用,以科农199（KN199）为受体材料异源超量表达At ALA1,通过胚芽鞘和麦穗接种分析了转基因植株对禾谷镰刀菌的抗性;同时,对禾谷镰刀菌和小麦P4-ATPase在参与DON转运方面的功能进行了初步探究。主要结果如下:1.AtALA1赋予普通小麦对禾谷镰刀菌的抗性利用胚芽鞘接种法,观察禾谷镰刀菌F15、F301及PH-1三个生理小种不同浓度分生孢子悬浮液（10~5 conidia/m L、10~6 conidia/m L和10~7 conidia/m L）对小麦致病力的差异。结果显示,随着接种浓度的增加,3个生理小种对小麦的致病力均逐渐增强。相同接种浓度下,3个禾谷镰刀菌生理小种对小麦的致病力存在较大差异,PH-1菌株在最小接种浓度10~5 conidia/m L时就表现出很强的致病力,F15最大浓度10~7conidia/m L接种时也仅有部分胚芽鞘发病,而F301介于二者之间,表明PH-1致病力最强,F301次之,F15最弱。PH-1（10~6 conidia/m L）接种野生型与Ubi1::At ALA1转基因小麦,与野生型相比,转基因小麦胚芽鞘的褐色病斑长度显著减小,同时菌丝生长受到明显抑制,仅在接种部位观察到褐化症状及少量菌丝;转基因小麦麦穗仅有部分小穗发病,病害扩展受到明显抑制。以上结果表明超量表达At ALA1提高了小麦对禾谷镰刀菌的抗性。2.禾谷镰刀菌P4-ATPase可能参与DON的转运观察野生型禾谷镰刀菌PH-1对DON的敏感性,结果显示,不同处理浓度下,DON均不能抑制禾谷镰刀菌的正常生长。观察5-FAM标记的DON在禾谷镰刀菌菌丝细胞当中的积累与分布,结果显示,在液泡中可见明显的荧光信号,表明DON可被禾谷镰刀菌由体外转入液泡。为进一步验证P4-ATPase是否参与这一过程,对禾谷镰刀菌5个P4-ATPases分别进行了克隆,同时在拟南芥DON转运缺陷型突变体ala1中超量表达,观察5-FAM-DON在相应回复植株根尖细胞中的积累与分布,发现相应回复植株根尖细胞的液泡中可见明显的绿色荧光信号,表明禾谷镰刀菌P4-ATPase可能参与DON的转运。3.TaALA1和TaALA2参与对DON的转运通过同源比对和进化分析,发现小麦当中共有27个P4-ATPases,系统进化树结果显示,这些基因被聚类分为9个亚类,同时每个亚类包含分别位于A、B、D亚基因组的3个P4-ATPases。通过外源添加DON处理发现其中3个P4-ATPases受到DON诱导上调表达,而其他基因对此基本无响应,最后选择对DON响应较为快速的Ta ALA1和Ta ALA2进行分析验证。在拟南芥DON转运缺陷型突变体ala1中表达35S::Ta ALA1和35S::Ta ALA2,观察5-FAM-DON在相应回复植株根尖细胞中的积累与分布,结果显示,与对照相比在回复植株根尖细胞的液泡中可见明显的绿色荧光信号,表明Ta ALA1和Ta ALA2对DON具有转运功能,回复了突变体ala1不能转运DON进入液泡这一缺陷表型。以上结果表明,Ta ALA1和Ta ALA2都参与DON的转运。