摘要
小麦（TriticumaestivumL.）是我国第二大口粮作物，高产和稳产一直是小麦育种的主要目标。小麦起源于温带、喜凉，高温不利于小麦生长发育，也会影响种子产量和质量。适度高温容易诱发白粉病(Blumeriagraminisf.sp.tritici，Bgt)的发生，影响小麦安全生产。小麦耐热和抗病两者之间存在复杂的关系，挖掘调控耐热与抗白粉病的关键基因对于小麦高产稳产有重要的理论和实际应用意义。本研究通过分析小麦热激因子TaHSFA2e(以下简称:TaHSF)的基因结构、表达模式、功能及调控机制，探索不同剪接本调控温度响应和抗病性反应的分子机制。主要研究结果如下: 1.TaHSF在六倍体小麦栽培品种苗期根中表达量最高;幼穗分化的二棱期分生组织中表达量最高。在二倍体祖先种、四倍体材料和六倍体小麦中，TaHSF由可变剪接产生两个剪接本TaHSF-full和TaHSF-null，共同参与温度调控。正常条件下，存在能够正常通读的TaHSF-full和由于内含子保留导致翻译提前终止的TaHSF-null，其中TaHSF-full产物比TaHSF-null高。高温处理后，检测不到TaHSF-null产物，TaHSF-full产物显著增加，40℃处理1小时达到峰值，最大值达初始值400倍左右。4℃冷处理后，TaHSF-null产物增加，TaHSF-full产物略微下降。TaHSF-full定位于细胞核，具有转录激活活性;TaHSF-null由于翻译提前终止只保留部分DBD结构域，主要定位于细胞质，且没有转录激活活性。酵母双杂交和BiFC证明TaHSF-full分别与其自身、TaHSF-null在细胞核中发生同源和异源相互作用，TaHSF-null不能与其自身同源互作。酵母三杂交证明TaHSF-null强烈抑制TaHSF-full同源聚合体的形成;转录活性检测证明TaHSF-null抑制TaHSF-full转录激活活性。 2.构建TaHSF-full和TaHSF-null过表达小麦，苗期高温处理后，Full-OE在株高、单株穗数、每穗小穗数、籽粒大小等方面均优于Null-OE，Null-OE抽穗提前且早衰。说明过表达TaHSF-full能够增强小麦耐热性，过表达TaHSF-null降低小麦耐热性。小麦成株期白粉病菌接种鉴定结果表明，过表达TaHSF-full增强小麦白粉病的感病性，TaHSF-full表达量越高感病越严重;过表达TaHSF-null增加小麦白粉病的抗病性，TaHSF-null表达量越高抗病性越强。 3.小麦TaHSF-4A具有两种单倍型Hap-4A-G和Hap-4A-T。在自然群体中具有Hap-4A-G单倍型的小麦有较高的单株穗数，在我国十大麦区中，除青藏冬麦区外，其他九大麦区均以Hap-4A-G型小麦为主。TaHSF-4B具有两种单倍型Hap-4B-G和Hap-4B-A。在自然群体中具有Hap-4B-A单倍型的小麦表现较多的每穗小穗数，在我国新疆冬春麦区、西北春麦区、东北春麦区、北部冬麦区和北部春麦区以Hap-4B-G型小麦为主，在黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区、华南冬麦区以及青藏冬春麦区以种植Hap-4B-A型小麦为主。 综上所述，本研究发现小麦TaHSF可变剪接产生两个剪接本，两剪接本差异化调控小麦耐热性和抗病性，该结果为小麦抗热高产提供理论依据。
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