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结球甘蓝（Brassica oleracea L.var.capitata L.）,简称甘蓝,属于十字花科芸薹属甘蓝种,是我国重要的类蔬菜作物。根肿病是一种由芸薹属根肿菌（Plasmodiophora brassicae Woron.）引发的世界性的土传病害,严重威胁所有十字花科类植物生长。田间土壤一旦感染根肿病,病菌就会长期在土壤中留存,并常年危害十字花科蔬菜的可持续安全生产。我们前期已利用高抗根肿病甘蓝杂种“GZ87”与甘蓝感根肿病自交系“263”杂交获得CP群体。利用人工接种鉴定与分子标记鉴定相结合的方法构建了极端抗病池和极端感病池。对抗感池进行了基因组重测序和进行接种后0天、4天、7天、14天的转录组测序,最终通过重测序和RNA-seq结果的综合分析,在C7染色体上,初步获得8个抗根肿病的候选基因。在此研究的基础上,本试验进行了以下工作:（1）甘蓝抗根肿病候选基因的筛选及生物信息学分析。（2）利用拟南芥同源突变体开展对候选抗病基因的功能验证。（3）候选基因超表达拟南芥植株的获得。（4）对候选基因pirl8拟南芥突变体及拟南芥野生型株系进行接种根肿病及不接种后14天的转录组测序,分析拟南芥的基因表达差异,以及抗病代谢网络。本试验主要研究结果如下:（1）甘蓝抗根肿病候选基因的筛选:通过对构建的甘蓝根肿病抗感池转录组数据及重测序结果分析,从甘蓝C07定位QTL区间挑选到8个差异表达基因（DEGs）在抗感池间表现出不同的表达模式,q RT-PCR发现8个基因的表达结果与转录组数据基本吻合。8个DEGs分别是Bol037115、Bol042270、Bol037119、Bol024340、Bol024384、Bol042144、Bol042142和Bol042207。对8个候选基因q PCR检测结果显示,发现基因Bol037115和Bol042270在抗池中表达量升高,在感池中降低。基因Bol042207在抗感池中都表现为不同程度下调表达。基因Bol024384在抗池中表达量变化不显著,在感池中上调。而剩余四个基因在抗池中表达量变化不显著,在感池中下调。基因Bol024340在抗池中变化先降后升,在感池中下调。通过对表达量结合功能注释情况分析,我们选定了基因Bol037115与基因Bol042270进行下一步研究。（2）对候选基因的生物信息学分析:Bol037115 c DNA序列全长507bp,基因序列在抗感品种间完全一致,编码168个氨基酸。根据基因功能注释命名为BoMARD2。序列分析显示其携带一个锌指结构。具体为FCS型C2-C2的锌指;Bol042270的c DNA序列全长1185bp,基因序列在抗感品种间完全一致,编码394个氨基酸,因其拟南芥同源基因为PIRL8,则命名为BoPIRL8。序列分析显示其存在一个富亮氨酸结构域。符合大多数抗病R基因共同结构域特征。（3）对BoMARD2与BoPIRL8基因的功能验证:将野生型拟南芥、一个与BoMARD2同源基因拟南芥突变体（SALK-125677C）和两个BoPIRL8同源拟南芥突变体（SALK-095144C、SALK-001827C）材料接种4号根肿菌生理小种。接种结果显示,突变体的长势都优于野生型,且接种后的突变体植株发病程度明显重于野生型。野生型拟南芥的病情指数（DI）为48.3,BoPIRL8同源基因拟南芥突变体的病情指数（DI）分别为74.3,71.7,BoMARD2同源基因拟南芥突变体的病情指数（DI）为68.3。单因素方差分析结果为差异极显著。（4）抗病候选基因BoMARD2与BoPIRL8超表达拟南芥植株的获得:构建了BoMARD2与BoPIRL8的超表达载体,并成功利用花序转染法将其导入野生型拟南芥中。（5）抗病机制研究:将BoPIRL8同源基因拟南芥突变体与野生型接种根肿菌14天后进行转录组测序,三次重复,共测序12个样品,获得76.86 Gb Clean Data,各样品Clean Data均达到5.84 Gb以上,Q30碱基百分比在95.44%及以上。本次分析共检测到表达基因共26853个,其中已知基因26616个,新基因237个;表达转录本共55729个,其中已知转录本45013个,新转录本10716个。测序结果:在接种根肿菌的pirl8拟南芥突变体与野生型相比,KEGG代谢通路富集显示,推测基因PIRL8可能与植物激素代谢通路、氰氨基酸代谢途径、谷胱甘肽代谢通路、苯丙烷代谢通路和MAPK级联调控网络五个通路有关。主要与与活性氧,木质素,生长素,氰化物,谷胱甘肽,MPK4、PP2C七类物质有关。在PIRL8的诱导下,抑制了MAPK途径中的MPK4与PP2C蛋白的表达,使抗病相关蛋白与植物抗逆反应能够即时进行,同时解除在根部某些需要合成木质素的细胞中活性氧的抑制。在某些已感染根肿菌的细胞中通过呼吸爆发促进感染细胞程序性死亡。而PIRL8也可调控GSH含量的维持,以适时调控细胞内活性氧含量,避免不必要的“误伤”。在激素方面,可通过抑制生长素信号GH3的传导降低生长素的响应水平,抑制细胞过度生长。而拟南芥内生的氰化氢也在抗病途径中起到一定的作用,根据其他研究者研究结果预测,其可导致细胞程序性死亡以达到防御功能。