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由大丽轮支菌引起的棉花黄萎病是影响我国棉花产量和品质的重要真菌病害。病菌先由根系侵染植株而后进入维管系统,继而在维管系统中大量繁殖,严重影响植株的水分和养分运输,导致植株死亡,化学防治效果甚微。大丽轮支菌不仅寄主范围广泛,而且病菌以微菌核形式可在土壤中存活多年,条件适宜时萌发产生菌丝侵染植物根系,采用轮作亦无防治效果。棉花及其近缘物种中很少有高抗或免疫的资源,通过遗传育种方法培养抗病品种也很难实现。研究病原物的致病机制可能为寻找新的防治策略奠定基础。极性生长是真菌生长发育的重要特征,它与侵染植物的能力密切相关。本研究中重点探讨了Racl小G蛋白及其信号通路中的Cla4蛋白在大丽轮支菌极性生长及致病性中的作用。Racl及Cla4的缺失突变体具有相似的表型,它们的菌落形态、、菌丝生物产量及孢子的形态、极性生长和产量都受到严重影响,对棉花及拟南芥的致病力严重下降或丧失。进一步研究表明突变体对植物根部的附着力、穿透能力及定植能力都严重下降或丧失,可能是其致病力下降或丧失的原因。酵母双杂交试验表明Rac1及Cla4相互作用；定量PCR表明Rac1及Cla4的表达相互影响,进一步揭示这两个蛋白在细胞极性生长中的协同作用。本研究还探讨了营养条件与病菌孢子产量的关系,发现微量元素关系较大。本研究还探讨了与真菌活性氧产生有关的两个NADPH氧化酶(NOX1和NOX2)与大丽轮支菌致病性的关系。NOX1和NOX2的缺失突变体没有影响真菌的生长发育,但对棉花及拟南芥的致病力严重下降或丧失。揭示活性氧的产生对真菌致病力有重要作用。生物信息学分析表明NOX1和NOX2均属于跨膜蛋白。RT-PCR分析表明Racl与NOX1和NOX2的表达存在相关性,GAL4酵母双杂交体系结果表明RAC1与NOX1和NOX2存在相互作用,揭示RAC1参与了活性氧调控的致病性信号通路。