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小麦赤霉病(Fusarium FHB)是由禾谷镰刀菌为主引起的一种小麦真菌病害,主要分布在温暖湿润和半湿润的温带和亚热带种植区。我国小麦赤霉病发病地区主要集中在长江中下游地区、华南冬麦区和东北春麦区。禾谷镰刀菌除了对小麦的产量造成损失外,其在侵染小麦的过程中产生的以脱氧雪腐镰刀烯醇(trichothecene deoxynivalenol,DON)为代表的真菌毒素不仅对小麦的品质及商品价值造成影响,而且严重危害人畜健康。通过栽培措施难以克服小麦赤霉病侵染和蔓延,依赖化学防治虽然对控制赤霉病流行和危害有一定效果,但不可避免地造成成本增加和环境污染,培育和利用抗病品种是克服小麦赤霉病危害的有效途径。而发掘小麦赤霉病抗性基因、研究其遗传机制和抗病分子基础对培育抗病小麦品种具有重要意义。苏麦3号及其衍生系表现出较强而且比较稳定的赤霉病抗性,是研究小麦赤霉病分子标记和遗传育种中重要的材料。多数研究证实,在苏麦3号等亚洲起源的小麦3B短臂染色体上存在一主效抗赤霉病QTL,精细定位的分子标记较多地涉及3B染色体测序的ctg0954重叠群。本研究根据已公开的重叠群ctg0954的核苷酸序列,利用FGENESH软件,对该重叠群内可能存在的基因进行预测,共预测得到489个基因。其中254个预测基因位于该重叠群内已定位的16个抗性基因紧密连锁标记区段作为目标基因。小麦花期在抗、感赤霉病品种中接种赤霉菌诱导小麦相关基因的表达,在254个预测基因中通过半定量RT-PCR获得27个表达差异的EST片段。通过分析从这27个基因中选取6个作为候选基因。Real-time PCR分析结果显示,6个候选基因均可受到赤霉菌诱导表达并在诱导12h时达到高峰。继而利用RACE技术克隆了 273基因全长 cDNA。基因的 cDNA 全长为 2075bp,5UTR 为 264bp,3’UTR 为 230bp,3’端具有完整的polyA尾,包含一个编码526个氨基酸的完整的开放阅读框。根据生物信息学分析推测基因为glycosyltransferase,命名为基因TaXAT。通过穗部BSMV-VIGS基因沉默体系沉默了基因TaXAT,利用Real-time PCR方法分别分析检测了植物抗病防卫反应的基本信号通路中NPR1、PR1、COIl、LOX2四个基因的表达情况,结果表明四个基因均呈现下调表达的模式,而JA和SA被认为是真菌侵染植物所响应的非常重要植物激素,这一结果可能表明基因TaXAT行使抗病功能可能与SA通路和JA通路相关。继而鉴定苏麦3号中沉默TaXAT基因后接种禾谷镰刀菌对赤霉病的抗性反应,结果表明,沉默目的基因之后,禾谷镰刀菌在基因沉默的穗部DON毒素含量明显高于其在接种病毒空载体的穗部和对照组穗部上的DON毒素含量。说明在苏麦3号穗部沉默TaXAT基因之后DON毒素的侵染增强,进一步证明TaXAT基因在抗赤霉病过程中起到重要的作用。构建植物表达载体pCAMBIA2301-TaXAT,利用农杆菌蘸花法将外源基因转化拟南芥;采用Kan抗性筛选重组外源基因的拟南芥植株及RT-PCR鉴定阳性拟南芥植株,从而证明外源基因已经整合到拟南芥基因组中。在拟南芥开花初期,对转基因拟南芥苗采用禾谷镰刀菌分生孢子悬浮液喷雾接种的方法,结果表明转基因拟南芥对接种禾谷镰刀菌分生孢子悬浮抵抗能力比对照植株强。推测TaXAT基因可能增强抗赤霉病相关基因的表达,进而提高转基因植株的抗性。