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大麦叶锈菌（Puccinia hordei Otth.）引起的大麦叶锈病是作物生产中最重要的病害之一，在世界范围内广泛分布，流行年份会给生产造成严重损失。种植抗病品种被认为是防治作物叶锈病最有效、经济和环保的措施。数量性状位点(Quantitative trait loci，QTLs)控制的对麦类锈病的部分抗性，表现为潜育期长、孢子堆小、孢子堆数少、产孢量低及病程发展缓慢，通常被认为这类抗性更具持久性和广谱性。早期定位于大麦五号染色体短臂上的Rphq4对大麦叶锈病具有较强的抗性，对成株期的抗性解释率达到45％，在防治大麦抗叶锈病方面起到重要的作用。 为了克隆Rphq4，本论文使用抗病亲本Vada与带有感病等位位点的近等基因系Vada-rphq4的杂交组合，构建了超过10000株的F2分离群体;应用大麦、二穗短柄草和水稻基因组共线性的关系，在Rphq4的同源区开发了11个分子标记;分析4698个F2单株的分子标记的基因型及重组子的抗病表型，将Rphq4定位到分子标记IndelⅨ和IndelⅩ之间，离IndelⅩ0.1 cM的遗传距离。利用IndelⅩ的序列筛选用Vada和另一感病品种SusPtrit的基因组DNA构建的BAC文库，分别构建了Rphq4区域在Vada和SusPtrit中的BAC重叠群;比较这两个BAC重叠群，发现Vada的BAC重叠群中有一段400kb左右插入片段，而且这一插入片段与Rphq4共分离;对重叠群中的4个关键BAC进行测序并与已有的接种叶锈菌后的Vada成株叶片的转录组数据比较分析，发现在这一400kb的插入片段中包含大量的转座子元件和2个完整的转录本，分别被命名为Rphq4-G1和Rphq4-G2。 Rphq4-G1和Rphq4-G2分别编码了45kD和54kD的蛋白质，NCBI蛋白数据库比对分析未能发现相似的保守结构域;使用分析蛋白二级结构的软件TMHMM2.0在Rphq4-G1和Rphq4-G2分别鉴定出10个和11个跨膜的α螺旋，推测Rphq4-G1和Rphq4-G2可能是膜蛋白;亚细胞定位结果显示Rphq4-G1和Rphq4-G2均可以与内质网定位的标记蛋白（mCherry-HDEL）共定位。荧光定量RT-PCR结果显示Rphq4-G1和Rphq4-G2的转录本的表达均受到大麦叶锈菌的诱导，但其表达模式不同。采用病毒诱导基因沉默(VIGS)的实验对Rphq4-G1和Rphq4-G2分别进行沉默，抗病性分析表明任何一个基因的沉默均会导致Rphq4抗性降低;已分别构建了带有Rphq4-G1和Rphq4-G2基因本身的启动子的全长互补实验载体，遗传转化感叶锈病大麦品种Golden Promise，共获得Rphq4-G1和Rphq4-G2的20个T1转基因株系，将用于Rphq4-G1和Rphq4-G2的功能验证。 初步的序列分析表明Rphq4-G1和Rphq4-G2的同源序列可能只存在于禾本科植物的基因组中，并在不同的禾本科植物中经历了不同的复制扩张的过程;在原核生物基因组中也发现了与Rphq4-G1和Rphq4-G2同源性较低的蛋白序列;根据基因结构、蛋白序列和进化树分析的结果，推测大概在5000～7000万年前Rphq4的祖先基因以转座的方式从原核生物水平转移到禾本科祖先的基因组中。 用Rphq4基因的特异序列进行PCR分析，在188个欧洲春大麦品种中鉴定出102个品种携带Rphq4，说明Rphq4基因被广泛地应用于欧洲大麦育种;对36个有代表性的大麦品种的Rphq4的等位基因进行测序，只发现2个单核苷酸位点的突变，说明欧洲品种中Rphq4多态性较低来源较为单一;分析表明Rphq4与在澳大利亚鉴定的大麦叶锈病成株期抗性位点Rph20为同一抗病位点，该基因广泛存在于澳大利亚的主栽大麦品种中;目前还没有发现对Rphq4具有毒性的大麦叶锈病生理小种;以上结果均表明Rphq4的抗性具有较好的广谱性和持久性。