稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)是水稻生产上最具破坏性的病原真菌之一,由其引起的稻瘟病严重威胁着全球水稻的生产安全。目前,对该病害的控制主要以选育和利用抗病品种为主,同时辅以化学农药防治,但由于该病原菌变化快,新的致病型和抗药性群体的非常容易产生,从而导致选育的抗病品种和药剂失去效果。因此,稻瘟病的防治始终是水稻生产上的一个重要难题,而控制该病害的重要前提是了解该病原菌的生长发育及致病分子调控机制。近年来,稻瘟病菌全基因组测序工作的完成加速了稻瘟病菌生长发育及致病相关基因的发掘,同时也为从基因组水平上认识稻瘟病菌致病分子机理提供了一个新的平台。本论文主要对转录因子MoAp1所调控的3个相关基因在稻瘟病菌生长发育及致病中的相关功能进行了系统的研究,结果如下：1.Gtil/Pac2家族蛋白在稻瘟病菌中生长发育以及致病过程中具有重要的作用本研究室前期研究发现bZIP转录因子MoAp1做为一个全局性的调节因子,在病原菌的生长发育以及致病过程中起了重要的作用。通过转录组数据分析发现MoAp1调控一系列基因的表达,其中包括真菌Gti1/Pac2家族的2个成员MoGti1和MoPac2。 Gtil/Pac2在真菌中是一个保守的蛋白家族,含有保守的Gti1/Pac2结构域,主要调控形态建成。本文研究发现MoGtil和MoPac2在稻瘟病菌的生长以及对外界环境应答方面具有不同的作用。缺失MoGTI1导致病原菌对氧化胁迫以及盐胁迫耐受性降低,丧失有性生殖能力,产孢量下降,并且部分孢子形态异常,分生孢子附着胞形成率显著降低,在侵染寄主时不能形成侵染菌丝。而缺失MoPAC2导致病原菌产孢量显著上升,突变体在侵染水稻叶片时诱发水稻防卫基因PR1a, AOS2, LOX1, PAD4条CHT1的显著上调表达,提示这些基因的上调表达可能是MoPAC2缺失突变体降低致病力的原因。2. Gtil/Pac2蛋白家族的调控蛋白鉴定以及MoGti1蛋白的定点突变分析为了深入了解MoGti1和MoPac2在稻瘟病菌中的作用机制,我们比较分析了△AMogtil11、AMopac2及野生型的全蛋白质组,发现MoGTI1和MoPAC2敲除后都导致许多蛋白的表达发生变化,其中包括MoMpg1、MoRacl以及MoCmk1等3个已报道的致病相关蛋白。同时发现MoGti1和MoPac2可通过调控疏水蛋白MoMPGl的表达从而调控病原菌的疏水性,但是在MoGTI1和MoPAC2基因敲除突变体里组成性表达MoMPG1后只能恢复其疏水性缺陷,并不能恢复致病性缺陷,提示可能还有其他基因受MoGTIl和MoPAC2调控来参与致病性。生物信息学预测MoGti1蛋白含有多个功能位点,为了深入了解MoGti1蛋白各个位点的功能,我们对功能域进行了缺失和点突变,发现MoGti1的69位磷酸化位点、核输出信号以及核定位信号对于MoGti1蛋白的功能是必需的。同时我们还发现MoGti1的表达和定位受到蛋白激酶MoPmkl 的调控。上述研究解析了Gtil/Pac2家族蛋白在稻瘟病菌中的生物学功能,这些研究结果加深了对Gtil/Pac2家族蛋白功能的理解。3.黄素氧化还原蛋白MoYcp4在稻瘟病菌生长发育以及致病过程中具有重要的作用本文研究内容第三章主要介绍了从MoAp1下游靶蛋白数据库中鉴定了一个与酿酒酵母黄素氧化还原蛋白(ScYcp4)高度同源的蛋白MoYcp4的功能。转录水平分析显示相比于菌丝阶段,MoYCP4在分生孢子、附着胞以及侵染阶段都是显著上调表达的。进一步对该基因进行敲除突变分析,发现MoYCP4缺失突变体生长速度略微降低,但是产孢能力显著提高,分生孢子产量达到野生型菌株的10倍。尽管突变体附着胞形成率不受影响,但是附着胞膨压显著上升,导致突变体在侵染大麦和水稻时侵染能力下降,并最终降低了对水稻和大麦的致病能力。综上所述,MoYcp4作为MoAp1的调控蛋白,参与了稻瘟病菌的生长、产孢、侵染以及致病过程。上述研究结果有助于阐明黄素氧化还原蛋白在稻瘟病菌中的生物学功能以及作用机理。综上所述,本文阐明了转录因子MoAp1调控的MoGti1、MoPac2和MoYcp4在稻瘟病菌的生长、发育、产孢以及致病性过程中生物学功能,研究结果有助于深入系统阐明MoApl调控基因网络在该病菌生长发育和致病中作用机制,研究结果对以该网络为靶标的杀菌剂的开发具有参考价值。