核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)是一种典型的死体营养型植物病原真菌,寄主范围广,可以侵染75个科的400多种和亚种植物,在世界范围内引起多种重要经济作物和蔬菜作物菌核病,造成巨大的经济损失。生产中小麦(Triticum aestivum L.)常常作为非寄主植物被用于和油菜以及其他寄主作物轮作以防治菌核病。我们前期在小麦植株中检测到核盘菌的存在,本论文以小麦-核盘菌为研究系统,对核盘菌的内生生长、核盘菌内生对小麦生长和抗病性的影响开展了系统的研究,并初步探讨了其分子机制。取得的主要结果如下:1.核盘菌在小麦植株中内生生长。通过共聚焦荧光显微镜、扫描和透射电镜观察、免疫胶体金和原位杂交等技术,我们证实无论是真菌病毒介导的核盘菌低毒力菌株DT-8、SCH941、AH98和T1-1-20还是强毒力菌株DT-8VF均可以在小麦根细胞内和细胞间隙内生性生长,小麦根细胞内部的菌丝通过穿透根细胞壁进入细胞间隙而进一步生长扩展,同时根细胞内的菌丝被疑似膜结构物质所包裹。根部的核盘菌菌丝可以进一步扩展至小麦茎秆中进行内生性生长。此外,核盘菌也可以内生于水稻、大麦、燕麦和玉米植株体内。2.核盘菌内生提高了小麦、水稻和大麦的抗病性。应用核盘菌DT-8VF菌株和DT-8菌株对小麦种子进行处理,可以显著提高植株对赤霉病的抗性。温室花期人工接种禾谷镰刀菌菌株PH-1 14天后,核盘菌处理的植株病小穗率为25.5±6.34%,而对照的病小穗率为38.8±7.34%,抗性提高34.3%;2017年和2018年鄂州市田间小麦人工接种试验显示在DT-8菌株处理的小麦植株的赤霉病的病小穗率分别降低53.5±2.7%和49.6±2.9%;2018年在湖北省鄂州、襄阳和荆门市的田间试验表明DT-8菌株处理的小麦植株对自然发生的赤霉病的防效分别为39.72±5.80%、54.91±4.11%和58.79±3.53%。2018年在湖北鄂州市(冬小麦)和甘肃天祝县(春小麦)的试验表明DT-8菌株处理的小麦植株自然发生的小麦条锈病的病情指数分别下降73.4%和57.4%;2017年温室试验结果表明核盘菌DT-8菌株处理对小麦茎基腐病的防治效果为45%。此外,核盘菌内生于水稻和大麦也可以提高植株对稻瘟病的抗病能力。3.核盘菌内生促进小麦生长。核盘菌DT-8菌株和DT-8VF菌株菌丝对小麦进行种子处理,使的小麦植株株高、旗叶的叶长、叶宽和叶厚,N、P、叶绿素含量和光合速率、穗部生长素含量、根系活力和千粒重均有一定程度的提高,其中核盘菌处理的小麦植株旗叶中叶绿素含量提高51.56%,光合速率提升7.65%,N含量提高4.54%,P含量提高27.3%,根系活力提高65.74%,穗部生长素含量提高了3倍,小麦千粒重增加5.83%。为了确认核盘菌内生性生长能够促进小麦生长和提高小麦产量,因此我们分别于2016年在鄂州市(冬小麦)、2017年在民勤县和天祝县(春小麦),2017年在鄂州市、襄阳市、荆门市进行田间小区试验,并进一步对不同地点的田间小麦的5平米产量进行统计,结果显示核盘菌DT-8菌株处理会增加小麦产量,增产幅度在4.28%到17.19%。4.核盘菌内生提高小麦抗病性和促生的分子机理。通过小麦穗部和旗叶RNA-Seq分析表明,核盘菌的内生性生长激活了小麦体内参与防御途径的先天免疫、防卫反应、系统诱导抗性、植物激素、钙离子信号、MAPK信号和蜡酯代谢等相关基因的表达,同时也刺激小麦体内与叶绿素、叶绿体、光合系统、碳代谢、氮代谢、淀粉与蔗糖、磷酸戊糖和节律等关联基因的表达。上述基因的差异表达为小麦抗性提高和促生机制的研究提供了线索。总之,本研究明确了核盘菌可以在小麦体内内生性生长,一方面通过激活小麦植株内参与防御反应相关基因的表达进而增强植株对赤霉病、条锈病和茎基腐病的抗病能力,进一步间接提高小麦产量;另一方面通过激活小麦体内与叶绿体、光合系统以及生长素和其他代谢途径相关基因的表达来调控促进小麦生长,进一步直接增加小麦产量。同时,本研究结果表明病原菌在自然生态系统中可能同时扮演多个角色,一方面其可能是造成巨大的经济损失的病原菌,另一方面也可能是促进非寄主植物生长、提高抗逆能力的益生菌。