小麦(Triticum aestivum L.)是我国重要的口粮作物之一,而白粉病(Blumeria graminis f.sp.tritici;Bgt)是小麦生产中的重要病害之一,在流行年份可造成作物30%左右产量损失。生产实践表明,利用抗性基因抵抗病害是最经济有效的途径。随着新毒性变异小种的不断出现以及抗病品种大面积推广导致的抗性基因单一化,使得抗病育种始终处于被动应对局面。因此了解小麦白粉病抗性反应过程中的调控机制,进而挖掘抗病基因具有重要意义。长链非编码RNA(lnc RNAs)作为一类编码非功能蛋白的核酸序列,在植物发育和胁迫反应中具有重要调控功能。本研究以白粉病抗性种质N9134为材料,通过白粉菌E09侵染后的转录组数据来挖掘抗病反应相关的lnc RNA,并对其调控机制进行初步分析。研究方法和结果如下:1.以N9134接种白粉病菌E09后1d、2d和3d样品的转录组测序数据为基础,利用开发设计的筛选流程和标准,从58218个假定的lnc RNAs中鉴定出283个差异表达的lnc RNAs,其占转录组的31.2%。其中,响应白粉菌的DE-Lnc RNAs有254个。在这些差异表达长链非编码RNA序列中,检测到1328个sn RNP(small nuclear ribonucleoproteins,小核核糖核蛋白)基序(sm位点)并显示了RRU4-11RR sm位点元件和RRU1-9VU1-7RR有一致的sn RNP基序,其中尿苷总数大于3但小于11。此外,通过ps RNATarget还预测了101个DE-lnc RNA作为mi RNA的靶标,而使用TAPIR中的模拟靶标搜索鉴定出5个模拟靶标。2.通过全基因组比对,在上述差异表达长链非编码RNA中的249个DE-lnc RNA附近筛选到461个相邻的功能基因。定量表达分析结果表明,内含子区长链非编码RNA(linnc RNA)和基因间区长链非编码RNA(linc RNA)均对包括转录因子在内的等位特异性基因具有正向或负向的调控作用。且linc RNA与其相邻功能基因的表达相关性随着距离减小而增大。此外,micro RNA及其靶lnc RNA和靶功能基因的共表达结果表明,通过mi RNA调控,lnc RNA可与功能基因竞争性互作。3.通过将小麦-Bgt互作与模拟感染的植物进行成对比较和加权基因共表达网络分析,确定了三个共表达基因模块。三个胁迫特异性模块的Hub基因在剪接体、吞噬体、m RNA监视途径、内质网蛋白处理和内吞过程中显著富集。进而选择位于染色体5BL上的诱导模块基因构建了蛋白质-蛋白质互作网络。结果发现与RLP37、RPP13和RPS2类似物等抗病蛋白相互作用的蛋白质处在网络的关键中枢节点,包括Hsp70、DEAD/DEAH-box RNA解旋酶PRH75、延伸因子EF-2、细胞分裂周期相关蛋白5、ARF鸟嘌呤-核苷酸交换因子GNOM-like和蛋白磷酸酶2c70蛋白。基因Go富集结果表明,小麦可以通过m RNA转录机制激活结合功能基因,以应对Bgt胁迫。4.联合N9134抗白粉病基因Pm AS846的遗传图谱和共表达网络节点蛋白分析表明,GNOM-like、PP2C亚型X1和跨膜9超家族成员9定位在Pm AS846基因在内的4.8Mb的遗传片段上,可能为该抗白粉病基因的候选基因。综上所述,我们的研究结果表明,小麦中的linc RNA响应白粉和条锈菌的胁迫反应,并且在与mi RNA的剪接和相互调控中起重要作用。与哺乳动物和模式植物相比,小麦的sm位点结构更为复杂。本研究评估了小麦在病原菌胁迫下,lnc RNA在全基因组水平对功能基因的调节作用,这些结果有助于在转录水平和转录后水平上进一步剖析小麦lnc RNAs调控功能的分子机制,亦为了解Pm AS846抗性机理和克隆该基因奠定了基础。