白粉病在各小麦生产区时有发生,常造成严重的产量和品质损失。目前防治该病害最为有效的措施是化学防治和种植抗性品种。然而由于白粉菌与寄主的共进化,很多抗白粉病药剂和小麦品种丧失抗性。因此,研究白粉病与小麦的亲和相互作用机理、分析白粉病对籽粒发育的影响机制、挖掘白粉病胁迫的响应蛋白并分析其功能、作用机制便具有重要意义。本研究以实验室前期鉴定的高感白粉病小麦品种西农979为试验材料,白粉菌菌种为目前大田流行、致病力较强的生理小种E20。通过室内和大田试验相结合的方法,利用蛋白质组学技术分别对感白粉病小麦的叶片和籽粒蛋白表达谱进行分析,挖掘相关的响应蛋白;利用qRT-PCR技术研究白粉病对籽粒淀粉合成酶的表达及其酶活性的影响。以期为生产上该病害的有效防治和产量、品质损失评估提供理论依据。主要结果如下:1.通过双向电泳(2-DE)和质谱分析(MALDI-TOF/TOF-MS)技术对白粉菌侵染的小麦叶片进行了蛋白质组表达分析,鉴定出49个差异表达蛋白点,代表46个独立蛋白。这些蛋白质主要参与了光合作用、抗性反应、碳代谢、氨基酸代谢、蛋白质代谢、能量产生、信号转导、细胞结构等生化途径。与对照相比,感病小麦叶片中参与抗性反应和基础代谢途径的蛋白质的丰度增加,而参与光合作用和信号转导的蛋白质表达下调。此外,白粉菌侵染后期比前期有更多的抗氧化蛋白被诱导表达。感病叶片中高表达的6-磷酸葡萄糖脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶说明戊糖磷酸途径和TCA循环可能与宿主的抗性反应有关。MAPK5的下调表达可能为白粉菌的侵染提供了便利。为了检验蛋白质组表达分析结果,我们通过qRT-PCR技术进行了白粉菌侵染过程中叶片蛋白的转录表达分析,挑选15个蛋白点进行相应基因的表达分析,结果表明13个基因与其相应的蛋白点表达趋势一致。证明了蛋白质组学结果的正确性。2.利用蛋白质组学技术研究白粉病对小麦籽粒发育的影响。通过质谱分析技术鉴定出111个差异表达蛋白,属于85个独立蛋白,6个蛋白质表达模式很好地展现了小麦籽粒形成的时序变化。质谱分析鉴定出的蛋白点涉及的生化途径主要有:胁迫/抗性、碳代谢、氨基酸代谢、蛋白质合成/组装/降解、转录/翻译、能量代谢、光合作用、储藏蛋白和信号转导。通过比较对照和感病籽粒的蛋白质表达谱发现,有36个蛋白点在两样品中共积累但具有不同的表达模式;43个蛋白点具有显著的丰度差异,这些蛋白点参与的代谢途径有:胁迫/抗性反应、基础代谢和贮藏蛋白。与对照相比,感病籽粒中与抗性反应相关的蛋白点α-嘌呤硫素、乳腺谷胱甘肽裂解酶和α-淀粉酶抑制剂CM16的下调表达可能有助于小麦和白粉菌的亲和相互作用。而β-淀粉酶和甘油醛-3-磷酸脱氢酶在感病籽粒中的大量积累及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的下调表达可能是导致籽粒淀粉含量降低的主要原因。贮藏蛋白在感病籽粒中的含量高于对照,表明白粉病可引起籽粒蛋白含量的提高。20个蛋白质基因的qRT-PCR分析结果显示,籽粒发育过程中14个基因的表达趋势与相应蛋白的表达趋势一致,证明了蛋白质组学结果的可信性。3.利用qRT-PCR技术研究白粉病不同发病程度对小麦籽粒淀粉合成酶表达的影响。结果表明,随着感病程度的增加,小麦籽粒的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶、淀粉分支酶和可溶性淀粉合成酶基因的表达均被抑制,其酶活性下降;而束缚态淀粉合成酶I的基因表达和酶活性均高于对照;去分支酶基因表达和对照相比没有明显变化,但其酶活性在病害高峰期高于对照。感病程度增加导致支链淀粉含量和总淀粉含量显著降低,直链淀粉含量增加。因此,白粉病通过改变籽粒淀粉合成相关酶基因的表达及活性而影响淀粉的积累。综上所述,本研究得出的主要结论有:(1)感染白粉病小麦叶片碳代谢的增强为抗病反应提供能量的同时可能还参与了抗病反应;抗氧化蛋白表达的延迟和MAPK5在侵染过程中表达的下降为白粉菌的侵染提供了便利。(2)小麦叶部病害导致籽粒贮藏物质分解代谢增强、合成作用降低,大量抗病相关蛋白含量在病害高峰期的降低更为白粉菌的侵染提供了便利。(3)感染白粉病小麦叶片光合同化产物积累的降低导致输送到籽粒进行贮藏物质合成的碳源减少,而籽粒淀粉合成酶表达的下降又引起小麦库器官活力降低,说明感白粉病小麦的叶片光合产物生产能力、库器官物质转化能力的降低是限制籽粒充盈的关键因素;此外,感病叶片抗性反应相关蛋白的延迟表达和籽粒抗病相关蛋白表达的降低可能是易感小麦发病的显著特征。