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疮痂病是马铃薯的主要土传病害之一,在马铃薯主产区发生普遍且危害程度逐年加重,严重影响马铃薯产业的可持续发展。本研究以疮痂病菌Streptomyces galilaeus 5T-1为研究对象,研究产生细胞壁降解酶种类、关键致病酶对寄主防御酶系的影响及果胶对疮痂病菌5T-1代谢的影响,利用转录组测序技术分析疮痂病菌5T-1侵染过程中基因的差异表达,并对糖苷水解酶基因CP966＿RS01990进行了克隆、原核表达纯化及致病功能验证。主要研究结果如下:1、不同底物诱导疮痂病菌5T-1可产生纤维素酶（Cellulase,Cx）和聚甲基半乳糖醛酸酶（Polymethylgalacturonase,PMG）,并且PMG（17.79 U/m L）酶活性高于Cx（9.04 U/m L）;罹病马铃薯组织可产生β-葡萄糖苷酶（β-D-Glucosidase,β-GLU）、Cx和PMG,其中β-GLU酶活性较高,为17.61 U/m L,其次是Cx（14.09U/m L）和PMG（7.72 U/m L）;疮痂病菌5T-1与不同马铃薯组织互作过程中能引起不同马铃薯组织（薯肉和薯皮）发生一定程度的褐变和软化,可产生Cx、β-GLU和PMG,其中薯肉产Cx酶活力呈现下降-上升-下降趋势,在0 h达到最大,为27.19 U/m L,薯皮产Cx酶活力呈先上升后下降再上升的动态变化,分别在24 h和96 h出现两次峰值（7.29 U/m L,9.42 U/m L）;薯肉和薯皮产β-GLU酶活力均呈现上升-下降-上升-下降趋势,分别在48 h和24 h达到最大,为4.59 U/m L和7.13 U/m L;薯肉产PMG酶活力呈上升趋势,在144 h的达到7.77 U/m L,薯皮产PMG酶活力呈先上升后下降再上升的动态变化,在第144 h出现最大值,为12.87 U/m L。以上结果说明疮痂病菌5T-1离体及侵染组织均能产生Cx和PMG,且与不同组织互作过程中变化动态存在差异,其中PMG主要作用于互作后期。2、影响Cx和PMG酶活力的因素由大到小依次为培养基初始p H＞培养时间＞温度＞转速,同时可知各因素的Cx产酶优化条件组合为培养时间8 d,培养温度23℃,培养基初始p H 5,转速200 rpm,并且在最佳产酶条件下疮痂病菌5T-1产生Cx的酶活力为30.47±3.69 U/m L。PMG产酶优化条件组合为培养时间6 d,培养温度23℃,培养基初始p H 5,转速200 rpm,并且在最佳产酶条件下疮痂病菌5T-1产生PMG的酶活力为42.19±0.56 U/m L。在此条件下,从疮痂病菌5T-1中提取的Cx和PMG粗酶液均能促进萝卜种子发芽,发芽率分别提高12.69%和5%,但均可抑制萝卜幼苗生长,株高分别降低50.72%和69.52%,并且使萝卜幼苗根和叶发生病变,发病率分别为92.86%和96.43%,说明疮痂病菌5T-1能够产生对植物具有抑制生长和致病作用的Cx和PMG,并且PMG的致病力强于Cx。另外,疮痂病菌5T-1产生的PMG能够诱导马铃薯过氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性提高25.48%-161.05%,且差异显著,表明PMG还可以激发寄主植物的防御反应。3、采用层次聚类法从果胶诱导疮痂病菌5T-1的代谢产物中共筛选出148种差异代谢物,其中84种代谢物表达量显著上升,关键代谢产物主要有L-色氨酸、L-高苯丙氨酸、2-氨基己二酸、3-羟邻氨基苯甲酸、芳香醇、亚胺甲基谷氨酸和N-甲酰基-L-谷氨酸、3-酰脲丙酸、4-氨基丁酸乙酯等;这些物质可能参与疮痂病菌5T-1合成并分泌致病果胶酶且在侵染马铃薯时对细胞壁果胶成分起降解作用。经KEGG通路富集分析,有代谢通路、β-丙氨酸代谢、嘌呤代谢、泛酸盐和Co A生物合成共4条通路影响显著。4、疮痂病菌5T-1在侵染24 h、48 h和96 h时分别出现1319、2853和3632个差异表达基因,且各时间段的上调表达基因分别富集到76、80和80个KEGG通路中,包括ABC转运蛋白、群体感应、碳代谢、三羧酸循环、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、氨基酸的生物合成和半乳糖代谢等,发现了341个转录因子家族参与了疮痂病菌的致病过程,并筛选到80个与CAZyme相关的上调表达基因,其中糖苷水解酶家族和糖基转移酶家族基因占比最高,均为35%;最终确定了20个在疮痂病菌5T-1侵染致病过程中可能起到关键致病酶作用的纤维素酶和果胶酶家族基因。5、通过克隆疮痂病菌5T-1侵染过程显著上调表达的糖苷水解酶基因CP966＿RS01990,该基因具有GH53基因家族保守域,编码519个氨基酸,分子量约为54.97 k Da,属亲水性蛋白,信号肽切割位点为31-32位氨基酸之间,无跨膜结构,亚细胞定位于胞外,且编码的蛋白具有29.67%的α螺旋,21.97%的延伸,7.32%β折叠,41.04%的无规则卷曲构成二级结构和三级结构。构建原核表达载体p ET28a-CP966＿RS01990,在大肠杆菌BL21（DE3）中成功表达重组蛋白,His标签纯化获得该重组蛋白,并且该重组蛋白对萝卜幼苗具有生长抑制作用和致病功能,使萝卜幼苗的株高降低了74.60%且发病率达97.78%。本研究基于酶学、代谢组学和转录组学等初步探明了疮痂病菌5T-1在离体、活体条件下产生PMG和Cx,并且鉴定了该菌响应果胶诱导和与寄主互作时的代谢通路、关键代谢产物、关键致病酶基因,克隆了糖苷水解酶基因CP966＿RS01990并验证了其编码蛋白的致病性,揭示了疮痂病菌5T-1细胞壁降解酶的致病机制,系首次证实细胞壁降解酶PMG和Cx是马铃薯疮痂病菌的主要致病因子之一。