十字花科植物根肿病是由芸薹根肿菌Plasmodiophora brasicae侵染引起的一种世界性病害。榨菜原料作物茎瘤芥Brassica juncea var. tumida Tsen受到根肿病的严重危害，造成巨大经济损失。目前国内外对根肿病的研究仅侧重于对根肿病的防治和发病规律的初步研究。研究根肿病菌和宿主茎瘤芥之间的互作关系，探明植物抵抗病原物的机制成为有效病害防治的必要基础工作。病程相关蛋白（Pathogenesis related proteins, PRP/PRs）是植物在病原菌刺激下诱导产生的与病程进展相关的蛋白，其中一些为抗病相关蛋白。PRs基因分成17类,即PR1至PR17。当病原菌侵染的植物后，经过信号传导会激活抗病反应。PR4家族即第四类病程相关蛋白，主要组成是低分子量为13-20 kD的酸性蛋白质。这类蛋白已确定存在于单子叶植物和双子叶植物，已有的研究显示，PR4蛋白具有广泛的抗菌活性。　　本研究通过克隆茎瘤芥中PR4蛋白基因并分析其生物信息学特征；研究PR4在根肿病病程中及水杨酸，茉莉酸甲酯等内源信号分子诱导下的表达特征，以探讨该基因在抗茎瘤芥根肿病中作用以及信号分子对其调控作用，为将来根肿病的防治奠定基础。研究所获得的主要研究成果如下。　　1.根据实验室已建立的芸薹根肿菌侵染茎瘤芥差减文库，从上调表达基因数据库中筛选EST序列，设计引物，通过RACE技术获得了茎瘤芥PR4蛋白基因全长序列，命名为BjPR4。该基因全长为584 bp，最大开放阅读框为423bp，编码140个氨基酸的蛋白，其理论分子量约为15.5 kD，等电点为8.13。GenBank数据库比对显示PR4家族蛋白具有很高的同源性，BjPR4为PR4家族成员。基因序列信息已上传到GenBank数据库，登录号为JX467703。　　2.根据BjPR4核苷酸序列以生物信息学方法对其编码的蛋白质进行了疏水性、跨膜结构域、信号肽和磷酸化位点等蛋白质性质分析。预测 BjPR4编码的蛋白质含有保守的BARWIN结构域和N端信号肽，这是Barwin家族蛋白的典型特征，系统进化分析显示，BjPR4和其他单子叶植物一样，不含有N末端的几丁质结合域，所以属于II类PR4蛋白。　　3.采用RT-qPCR检测茎瘤芥植株受P. brasica侵染后，植株中BjPR4的表达情况，检测结果显示茎瘤芥植株受P. brasica侵染后，BjPR4明显的被诱导上调表达，并且与病程发展一致，侵染初期表达量较低，待后期根肿块大量出现时BjPR4表达量急剧上升，表明茎瘤芥 PR4基因与根肿病病程相关；但初期表达量较低而到严重发病时表达量剧增，说明其参与植物的抗病反应，但不能有效控制根肿病的发生。以水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、乙烯利(ET)、茉莉酸甲酯(MeJA)等常见植物信号因子处理茎瘤芥植株，再以实时荧光定量PCR检测BjPR4基因的表达，结果显示SA处理后BjPR4基因在12h时急速上调表达，但随后急剧下降至低水平，表明BjPR4特异地受到SA诱导，但这种诱导作用不能持久。对茎瘤芥施加MeJA和ETH都抑制BjPR4表达，ABA也起同样的负向调控作用。　　PR4蛋白在许多植物中都被认为与植物的抗病相关，但本研究中茎瘤芥BjPR4在病程中的表达研究结果显示，该基因的表达不能有效抵抗茎瘤芥对根肿病菌的侵染，反而随着症状的显现而升高；而且其表达受到多种植物信号因子的调控。关于茎瘤芥BjPR4的功能还需要进一步的研究。