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长久以来,植物病原真菌给农业生产带来重大的经济损失。由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.t irici)引起的小麦条锈病是我国小麦生产上的重要病害之一,给我国小麦的生产造成严重经济损失。小麦条锈病表现为分布广、传播快、危害面积大等特点。随着分子生物学的飞速发展,利用分子生物学技术研究小麦-条锈菌互作分子机制对防控小麦条锈病具有重要意义。其中,对小麦抗条锈病基因的克隆和功能分析,及过敏性细胞坏死、活性氧和系统获得性抗性等与抗病相关信号通路的深入研究,不仅提高了人们对小麦抗条锈病分子机制的认识,而且为选育抗锈新品种实现可持续防控条锈病提供了理论依据。本研究克隆获得Ta-A/N-Inv基因,该基因可能通过改变寄主细胞内活性氧水平进而参与小麦-条锈菌互作过程中的寄主抗病防御机制。主要结果如下:从已构建的小麦-条锈菌互作的小麦cDNA文库中筛选获得小麦碱性/中性蔗糖酶基因Ta-A/N-Inv,克隆获得该基因的全长,Ta-A/N-Inv全长1659bp。对小麦Ta-A/N-Inv编码的蛋白分析发现,该基因编码的蛋白由552个氨基酸组成,分子量为62.89kDa,等电点为6.1。对小麦Ta-A/N-Inv基因结构域分析,发现Ta-A/N-Inv包含一个类似6个发卡结构糖苷酶的结构域和一个糖基水解酶家族100结构域(GH 100),其中GH 100是碱性/中性蔗糖酶的保守结构域。系统进化树分析发现,小麦Ta-A/N-Inv与水稻、玉米、粟相关基因的亲缘关系较近。利用拟南芥原生质体瞬时表达融合蛋白的方法,研究发现Ta-A/N-Inv主要分布在细胞质中。利用酵母蔗糖酶突变体异源表达Ta-A/N-Inv,证明Ta-A/N-Inv具有蔗糖酶活性,对其最适pH测定,得到该蛋白最适pH为8.5,说明Ta-A/N-Inv编码碱性蔗糖酶。通过测定小麦中总碱性/中性蔗糖酶的活性,可以看出小麦中总碱性/中性蔗糖酶受条锈菌诱导,接种条锈菌小种条中31 一天后小麦中总碱性/中性蔗糖酶的活性有明显的升高,接种五天后是未接种的3倍。对Ta-A/N-Inv的表达特征分析,发现Ta-A/N-Inv作为参与基础代谢的酶在很多组织中都有表达,但在叶中表达量最高;非生物胁迫低温、伤处理后,Ta-A/N-Inv基因相对表达量在2hpt到6hpt下调但是12hpt后开始上调;激素处理后,Ta-A/N-Inv基因相对表达量发生较大波动,主要呈下调趋势;Ta-A/N-Inv受条锈菌诱导上调表达,且亲和组合中相对表达量上调明显。利用BMSV-VIGS技术在小麦-条锈菌互作体系中对Ta-A/N-Inv基因功能的研究,推测Ta-A/NV-Inv可能通过改变寄主细胞内活性氧平衡进而参与小麦-条锈菌互作过程中的寄主抗病防御机制。