摘要
小麦条锈病是由条锈菌Pucciniastriiformisf.sp.tritici引起的一种典型的气传性病害，严重威胁着小麦的安全生产。种植具有持久抗病性小麦品种是防治条锈病最经济、最有效、最安全的措施。小麦高温抗条锈性是指由较高的外界温度诱发小麦产生的一种低反应型抗病性，可分为高温成株期抗病性及高温全生育期抗病性。小偃6号推广种植至今仍保持良好的抗条锈性，是典型的具有小麦高温全生育期抗病性的小麦品种，但对于其高温抗条锈病的分子机制尚缺乏系统深入的研究。 本研究基于前期对小偃6号小麦与条锈菌在温度调控下从亲和性转变为非亲和性过程中转录组数据的分析，发现大量类受体激酶在小偃6号高温抗条锈性中显著上调表达，可能起到重要的调控作用。我们选取3个候选的类受体激酶TaXa21、TaLecRK-IV.1和TaCRK10，系统深入地研究了其参与调控小偃6号高温抗条锈病的分子机制。取得以下主要结果： 1.富含亮氨酸的类受体激酶TaXa21通过与WRKY蛋白的互作，参与调控小偃6号高温抗条锈性。TaXa21包含9个LRR胞外结构域、跨膜结构域及胞内丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域，位于细胞膜上，与水稻抗白叶枯病OsXa21的氨基酸同源性为59.63%。TaXa21的转录水平会受到条锈菌侵染及高温双重因素的诱导，外源乙烯（ET）及过氧化氢（H2O2）处理其转录水平会显著上调。与未沉默植株相比，瞬时沉默TaXa21的小麦植株在接种条锈菌及高温处理后，寄主坏死细胞减少，菌落线性长度及孢子堆长度增加，小偃6号的抗条锈性显著下降，同时伴随H2O2信号通路TaCAT基因及ET信号通路TaACO基因转录水平的变化。酵母双杂（Y2H）及双分子荧光互补（BiFC）结果显示，TaXa21的跨膜及激酶结构域与TaWRKY76互作，TaWRKY76与小偃6号高温抗条锈性正向调控因子TaWRKY62在细胞核中互作。由此表明，TaXa21可通过与WRKY蛋白的互作正向调控小偃6号高温抗条锈性。 2.L型凝集素类受体激酶TaLecRK-IV.1在小偃6号高温抗条锈性中起到微弱的正向调控作用。TaLecRK-IV.1在小麦叶中的表达量显著高于茎和根，且会受到外源ET处理的诱导。在接种条锈菌后48h及192h，TaLecRK-IV.1表达量显著上调，经高温处理后，表达量上调更为明显。在烟草中，定位于细胞膜上，瞬时过表达TaLecRK-IV.1不会引起细胞坏死反应。特异性沉默TaLecRK-IV.1后发现，在条锈菌侵染前期，TaLecRK-IV.1沉默叶片与未沉默叶片中的菌丝长度及吸器母细胞数目并无明显差异；在潜育后期经高温处理后，与未沉默叶片相比，沉默植株叶片表面的孢子堆有一定程度的增多，但侵染点附近产生的H2O2面积并无明显差异。 3.富含半胱氨酸的类受体激酶TaCRK10可通过与组蛋白变异体TaH2A.1结合，通过激发SA介导的信号通路正向调控小偃6号的高温抗条锈性。在接种条锈菌及高温处理后，小偃6号叶片中TaCRK10的转录水平显著上调。瞬时沉默TaCRK10的叶片接种条锈菌并给予高温处理后，叶片表面孢子堆增多，坏死细胞数目及H2O2的产生面积显著下降，SA信号通路的关键基因TaPR1与TaPR2表达量明显降低。沉默TaCRK10叶片在常温处理下，菌落长度及孢子堆长度并无显著变化。通过转基因在感病小麦品种Fielder中过表达TaCRK10后，常温条件下抗条锈性显著提升，同时伴随活性氧的大量积累及SA信号通路防御相关基因TaPR1与TaPR2表达量的升高，表明TaCRK10在小偃6号高温抗条锈性中发挥重要功能。通过筛选cDNA文库、Y2H、BiFC及免疫共沉淀试验，发现TaCRK10可与组蛋白变异体TaH2A.1发生强烈互作。沉默TaH2A.1植株在常温条件下感病性明显增强，在不同温度处理下TaH2A.1的转录水平并无明显变化，表明TaH2A.1在小麦抗条锈性过程中起到正向调控作用。由此推测，TaCRK10在感知到温度变化及条锈菌后，将信号传递至TaH2A.1，继而引发小麦的抗条锈性。
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