由小麦叶锈菌(Puccinia triticina)引起的小麦叶锈病是世界范围内小麦上最重要的病害之一。应用抗病品种提高寄主植物的抗病性是控制小麦叶锈病的有效途径。而这一切又依赖于小麦抗叶锈病反应分子机制的全面了解。利用拟南芥、番茄、水稻等为材料研究表明,异三聚体G蛋白信号参与植物生长、发育以及对激素、光、病原物侵袭反应的调控。因此,研究异三聚体G蛋白在小麦抗叶锈病反应中的作用有助于了解小麦抗叶锈病反应的分子机制,对控制小麦叶锈病具有重要的意义。本实验以小麦抗叶锈病近等基因系Lr1和叶锈病菌典型的亲和互作组合与非亲和互作组合为材料,在小麦与叶锈病菌的互作表型、抗病生理水平、和基因表达水平对G蛋白的作用进行了研究,取得如下实验结果:(1)用G蛋白的激活剂GTPγS、Mastoparan-7和抑制剂PTX预处理离体培养的小麦叶片后,分别接种毒力小种05-22-64和无毒力小种05-8-63①,观察表型发现与只接种毒力小种05-22-64的对照相比G蛋白的激活剂可以明显延长叶锈病的潜育期,从而延缓叶锈病的发生。用G蛋白的抑制剂PTX处理后发病情况与对照相比没有明显变化。(2)用G蛋白的激活剂GTPγS、Mastoparan-7和抑制剂PTX预处理离体培养的小麦叶片后接种无毒小种05-8-63①,分别在接种后0h、24h、48h、72h、96h、120h、144h取样,测定小麦叶片过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)的活性,与单独接种毒力叶锈菌小种05-22-64和未处理直接接种无毒叶锈菌小种05-8-63①后这三种酶的活性比较,发现用G蛋白的激活剂(GTPγS,Mastoparan-7)处理后可诱导防卫反应酶的活性升高,与无毒小种接种处理后防卫酶活性有类似的变化趋势。而用抑制剂百日咳毒素(PTX)处理可以明显抑制无毒小种对防卫酶活性的诱导。(3)采用半定量RT-PCR的方法研究了不同的互作组合中G蛋白α亚基基因的表达情况,结果显示无毒叶锈菌菌株05-8-63①可以诱导叶片中G蛋白基因表达量升高,在接种后48h表达量达到峰值。毒性菌株05-22-64抑制G蛋白基因的表达,在接种后6h表达量已有所下降,并在12h时达到最低点。综合以上结果可以看出异三聚G蛋白同小麦的抗叶锈病反应密切相关,可能参与了小麦抗叶锈病的信号转导过程。