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马铃薯(Solanum tuberosum L.)属于茄科(Solanaceae)茄属(Solanum)植物,原产于南美洲安第斯山脉,是继水稻、小麦、玉米之后全球第四大粮食作物。晚疫病是马铃薯生产上最具毁灭性的病害,全球每年因晚疫病造成的损失高达六十多亿美元,严重威胁世界粮食安全。防控马铃薯晚疫病最经济有效的方法是选育抗病品种。但是长期以来,马铃薯抗晚疫病育种进展缓慢,加之快速进化的晚疫病菌(Phytophthora infestans)会快速克服已有的抗病品种,因此目前急需新的策略和技术辅助选育持久抗病品种。效应子组学已经逐步成为一种快速高效鉴定马铃薯种质资源中是否含有晚疫病抗性基因(Resistance to P. infestans, Rpi)的策略,大大加速了挖掘新抗病资源的步伐,为马铃薯持久抗病育种提供理论依据。本研究基于效应子组学策略,以期筛选出晚疫病菌无毒基因和含有晚疫病抗病基因的马铃薯种质资源,另外对候选无毒基因P123008, Pi22724, P122798的功能进行了深入研究。主要研究结果如下：1.候选无毒基因的筛选本研究挑选了晚疫病菌侵染马铃薯时早期上调表达的68个RxLR类效应子,采用农杆菌侵染方法将它们在116份不同基因型的马铃薯中进行瞬时表达,筛选到10个能够在马铃薯叶片上诱导过敏反应的效应子,分别是AVR2家族成员Pi23008,AVR-blb2家族成员RD39,细胞死亡激发子RD2,以及其它未知功能效应子Pex147-2, RD8, RD49, Pi10232, Pi11484, Pi07555和Pi22724。同时筛选到一个能够在本氏烟草叶片上激发细胞死亡的效应子(Pi22798)。2. Rpi-R2同源基因的挖掘及其与AVR2家族基因的识别基于候选无毒基因Pi23008属于AVR2基因家族,我们进一步研究了Rpi-R2同源基因与4VR2家族基因间的识别关系。从4个不同基因型的马铃薯材料中克隆了4个Rpi-R2同源基因Rpi-SD27, Rpi-R2-like,Rpi-hjtl.1和Rpi-IVP196,氨基酸与Rpi-R2相似率分别为82%,94%,92%,73%。通过四个同源基因与7个AVR2家族效应子共表达分析发现,Pi23008可以同时被Rpi-hjt1.1和Rpi-R2-like识别,而Pi13940只能被Rpi-hjt1.1识别。其他5个效应子均不能与四个同源基因识别。进一步分析显示能够被识别的AVR2家族成员氨基酸序列均存在核输出信号结构域,而不能被识别的成员均不含有该结构域。3.AVR2家族成员Pi23008和Pi13940的结构、功能及识别机制分析为了进一步研究效应子Pi23008的识别功能域和识别机制,从9个不同P.infestans生理小种中克隆了9个Pi23008同源基因。分析显示95位和98位氨基酸序列存在多态性。通过氨基酸定点突变实验证实第95位亮氨酸(L)和第98位缬氨酸(V)对Pi23008同源基因与Rpi-hjt1.1识别起重要作用。同时还证实Pi13940第109位氨基酸(K)对其与Rpi-hjt1.1识别起重要作用。前人报道AVR2和Rpi-R2识别需要StBSL1参与。本研究通过酵母双杂交证实AVR2家族蛋白Pi13940和Pi13940 C-term均能与StBSL1互作,而Pi1 3940K109M和Pi23008不能与StBSL1互作。双分子荧光互补实验也验证了只有Pi13940可以与StBSL1互作。在本氏烟中沉默NbBSL1影响Pi13940与Rpi-hjt1.1的识别,但不影响Pi23008与Rpi-hjt1.1的识别,表明Pi13940和Pi23008与Rpi-hjt1.1通过不同机制来识别。4.效应子Pi22798的功能分析通过候选无毒基因筛选,发现Pi22798可以激发本氏烟草和普通烟草细胞死亡,且该效应子在本烟中低浓度表达可以促进P.infestans生长。基因表达模式显示,Pi22798在P.infestans侵染马铃薯叶片24 h后就已上调表达。来自11个不同P. infestans生理小种中的Pi22798的同源蛋白序列高度保守,且它们均能诱导本氏烟细胞死亡。进一步研究证实,Pi22798激发的细胞死亡需要细胞核定位,并依赖于SGT1介导的信号传导途径。另外,AVR3b能够抑制Pi22798介导的细胞死亡。这些结果表明,Pi22798是晚疫病菌调控植物免疫应答反应的重要基因。