中文摘要：

小麦叶片的衰老特别是旗叶的早衰是限制小麦产量的重要因素之一。研究表明推迟或延缓旗叶衰老可以显著提高小麦产量并改善籽粒品质。本研究拟以田间栽培小麦"师栾02-1"为材料，通过基因芯片分析衰老与非衰老小麦旗叶在基因转录水平上的差异，分离鉴定与小麦旗叶衰老相关的重要基因；建立并运用大麦条纹花叶病毒（Barley Stripe Mosaic Virus, BSMV）改造的病毒诱导基因沉默系统（Virus Induced Gene Silencing, VIGS）来研究候选重要基因在小麦叶片衰老过程中的作用；结合拟南芥转基因试验进一步分析候选重要基因调控植物叶片衰老和发育的分子机理。通过以上研究深入认识小麦叶片衰老的调控机理，为培育叶片功能期延长、抗逆性提高、产量增加的小麦新品种提供理论指导与基因资源。

结论摘要：

小麦是世界上重要的粮食作物，其产量和品质受很多因素的限制，其中，叶片的衰老（特别是旗叶的早衰）是限制产量和品质的重要因素之一。小麦旗叶的衰老与其籽粒形成和灌浆成熟同步进行，旗叶的过早衰老会严重影响小麦产量，而推迟旗叶衰老的发生、延缓其衰老进程可以显著提高小麦产量并改善籽粒品质。与拟南芥、水稻等模式植物相比，小麦的基因组非常复杂，使得衰老相关基因的研究工作要困难得多。基因芯片分析可以高通量的进行基因的表达谱分析，在基因的转录水平上提供可靠的参考。 本研究从与小麦产量密切相关的旗叶入手，取四个不同发育时期旗叶为材料进行了基因芯片分析。根据NCBI, CerealsDB等数据库数据中已有基因的信息，我们对所有表达量差异在两倍以上的3000余条EST进行了信息注释、分析和功能预测。在叶片衰老过程中上调表达的基因参与了叶绿素降解、核酸降解、蛋白质降解、碳水化合物代谢、信号转导、胁迫防御、营养转运等过程，其中包括已知在叶片衰老中发挥重要作用的WRKY、NAC、MYB等衰老相关转录因子和MAPK、PP2C等。 我们选取了439个衰老过程中上调表达的转录因子，对它们进行序列比对分析和拼接，得到了其中62个转录因子的开放阅读框序列。半定量RT-PCR分析表明其中12个转录因子的转录表达趋势稳定。我们将全部12个衰老相关基因过表达载体转化到模式植物拟南芥中，目前筛选到了9个基因过表达的T2代纯合植株，其中TaSAG11、TaSAG16、TaSAG18、TaSAG20能够促进转基因拟南芥叶片早衰，TaSAG22导致转基因拟南芥莲座叶增加，叶片衰老推迟，生长周期延长20天。完成了全部12个衰老相关基因的GFP亚细胞定位分析和转录激活活性鉴定。 TaSAG16和TaSAG20在小麦叶片自然衰老和黑暗诱导的衰老过程中均表现出上调的表达趋势。GFP亚细胞定位分析结果表明它们定位在细胞核中，都具有转录激活活性。将它们在拟南芥中采用组成性过量表达或DEX诱导过量表达，都导致了拟南芥叶片提前衰老。TaSAG16启动子:GUS转基因幼苗分析结果表明，可能参与了乙烯诱导的叶片衰老信号转导通路。 本研究揭示了小麦旗叶在不同发育时期转录水平上的差异，克隆的衰老相关基因可以调控拟南芥叶片衰老进程，为深入探讨叶片衰老调控机理，培育旗叶功能期延长的小麦品种奠定了基础。