植物对防卫反应转录调控是抗病抗虫的重要机制,可以由病原物侵染和害虫侵袭以及生物与非生物激发子处理来诱发。用来自水稻白叶枯病菌的蛋白质激发子Hpalxoo处理拟南芥,可以诱发AtMYB44的活性；AtMYB44通过调控乙烯信号通路而参与植物抗虫的能力；通过表观遗传和基于水杨酸信号通路的交叉互作,来调节抗病性。鉴于转录调控对抗病虫作用以及在小麦上的有关研究还刚刚起步、有很大的挖掘潜力这一现状,本研究基于ESTs数据库,对小麦的MYB家族基因进行了生物信息学鉴定。同时,对其中的一个受ABA诱导的MYB3R转录因子进行了克隆与功能研究,确定了其在非生物胁迫中的作用。另外,以Hpalxoo的一个功能片段为目的基因构建了小麦转基因载体,通过基因枪的方法导入扬麦16号品种,经过筛选及PCR实验,证实了目的基因已整合进小麦基因组,同时对转基因小麦的抗病性进行了初步测定。1.基于ESTs数据库的小麦MYB家族基因鉴定MYB蛋白是高等植物中最大的一类转录因子家族,参与了植物生长发育过程中的多种代谢途径。在拟南芥和水稻中,已经对MYB蛋白进行了全基因组水平的系统鉴定和研究。小麦由于没有完整的基因组信息,关于这类转录因子的研究较少。本研究中,利用拟南芥和水稻MYB蛋白的信息,结合生物信息学手段,从小麦ESTs数据库中进行了MYB基因的发掘和鉴定。结果共鉴定到含有MYB结构域的218条序列,包含了MYB家族的MYB1R、R2R3MYB、MYB3R以及MYB4R成员。通过电子延伸和ORF查找的方法对R2R3MYB基因进行了全长ORF的搜寻,共得到36条具有完整ORF的cDNA序列。为了初步了解这些MYB蛋白的生物学功能,我们利用小麦、拟南芥及水稻中MYB蛋白序列进行了系统发育树分析,对小麦中的MYB蛋白进行了功能聚类；同时对拟南芥和水稻中的同源基因进行了查找。小麦中的MYB基因与拟南芥中的同源基因有相似的根、茎、叶和花组织特异性表达模式。基于MEME服务器,我们对小麦、拟南芥及水稻中的R2R3MYB蛋白进行了功能域的搜寻,预测到8个功能域,并进一步分析了这些功能域在小麦MYB蛋白中的分布模式。2.小麦TaMYB3Rl的克隆与功能研究干旱、低温和盐胁迫是限制农作物生长和产量的重要环境因素。发掘和鉴定植物中参与这些胁迫过程的关键调控因子,不仅有利于阐明植物应对这些胁迫的机制,而且还能为基因工程改良农作物提供优秀的基因资源,达到增产的目的。在本研究中,根据第一章的鉴定结果,我们选取了一个受ABA诱导的MYB3R片段做为研究对象,采用RT-PCR和RACE策略成功获得了该基因的全长,命名为TaMYB3R1。多重序列比对发现TaMYB3R1同其他的植物和动物MYB3R蛋白具有保守的R1、R2和R3重复序列。进一步的进化树分析显示TaMYB3R1属于植物MYB3R蛋白,并且同R2R3MYB蛋白相比,与植物的MYB3R蛋白和动物MYB蛋白具有更高的同源性,可以归为一个分支,这也显示MYB3R蛋白在植物和动物进化过程中的保守功能。洋葱表皮细胞的亚细胞定位实验证明该蛋白定位于细胞核。酵母细胞转录激活活性分析显示该转录因子能激活lacZ报告基因的表达,并且C端(221-605)具有转录激活作用,而N端(1-220)不具有这种转录激活作用。实时荧光定量分析显示该基因受激素ABA和JA以及干旱、低温和高盐胁迫诱导表达。另外,拟南芥过表达TaMYB3Rl的植株表现出对干旱及盐胁迫的耐受性,且TaMYB3R1同时影响了依赖ABA和不依赖ABA两条信号通路基因的表达,表明TaMYB3R1参与拟南芥不同的渗透胁迫响应过程。3.转pUbi::Hpa110-42小麦的产生及其对赤霉病和蚜虫抗性的初步测定麦蚜和赤霉病是世界范围内小麦上的顽虫、顽病,严重影响小麦产量和品质。传统的遗传育种方法由于有限的抗源,往往不能得到理想的抗性品种。而植物基因工程技术的出现,使得我们能够在更广阔的范围内寻找优秀的抗源,并整合植物产生优质、高产和抗病虫的品种。我们前期研究表明,激发子harpins能启动植物不同的生长与防卫信号通路,进而在植物上引起多种有益的表型,包括促进植物生长、抗旱以及抗病虫等。本研究采用实验室前期已进行深入研究的Hpal10-42为目的基因,选用单子叶植物中高效表达的Ubi启动子构建小麦转化载体,采用基因枪的方法将pUbi::Hpal10-42转入扬麦16号品种,并经过筛选和温室内繁育得到了T1代植株。对T1代植株进行了生长性状(包括株高和分蘖)的调查以及病虫害的抗性测定。赤霉病抗性鉴定结果初步表明温室内的转基因株系表现为发病程度轻、扩展慢。对蚜虫抗性效果测定显示出与野生型植株相比,转基因株系表现对蚜虫一定程度的抗定殖作用。