大豆疫霉引起的大豆根腐病是世界范围内大豆生产上的一种毁灭性病害。大豆疫霉隶属于卵菌,该类病原菌虽然在形态上与真菌相似,但在进化上却和硅藻及蓝藻关系较近,为茸鞭生物界,因此一般真菌杀菌剂往往对大豆疫霉和其它卵菌无效;同时在自然界中由效应子介导的病原菌快速进化使得抗病品种很快就会被新病原菌克服,因此防治该病害是大豆生产中的一个重要难题。植物与病原菌互作过程中,植物通过先天免疫系统能够抵抗大部分病原菌的侵染,同时病原菌为了成功侵染植物,会分泌许多效应子来调控植物的免疫。效应子可以抑制植物的免疫促进病原菌的侵染,发挥毒性功能,同时有些效应子也可能被植物的抗病蛋白识别诱发植物的免疫,这些效应子表现出无毒功能。通过效应子研究病原菌的致病及与植物的互作机制在理论上有助于理解病原菌的致病成灾规律,在实践上有助于抗病品种的开发和布局。因此本文对大豆疫霉中的三个胞内效应子PsCRN108、PsIsc1、Avr1k在病原菌侵染过程中的功能进行了分析,并探究了其可能的分子机制,获得的主要结果与结论如下:效应子PsCRN108通过结合寄主DNA来抑制植物HSP基因的诱导表达和植物的免疫反应。本文通过对效应子序列预测鉴定到三个具有Helix-hairpin-Helix结构域的CRN效应子,其中只有PsCRN108基因在侵染阶段上调表达且为真基因,表明其可能与毒性相关。PsCRN108的信号肽能够将转化酵素分泌到酵母细胞外,表明其为分泌蛋白。它的全长蛋白能够将Avr1b效应子的C端功能域转运到寄主细胞,说明它是一个在植物细胞中起作用的效应子。定位实验显示,在侵染过程中它定位在吸器,在植物细胞中它定位在细胞核。上述实验证明PsCRN108效应子在侵染时通过病原菌吸器分泌并转运到寄主细胞核中起作用。该效应子编码基因沉默后,病原菌致病力下降,并且不能抑制大豆胼胝质的沉积。在拟南齐和烟草中表达PsCRN108能显著降低植物对辣椒疫霉P.capsici的抗性,表明它是一个能抑制植物免疫反应的毒性效应子。对转基因拟南芥进行DGE测序分析发现,PSCRN108转基因植株中大量HSP基因的转录水平下降,在烟草和大豆中PsCRN108也能抑制HSP基因的诱导表达。烟草中沉默Hsp90降低了植物对辣椒疫霉的抗性,表明烟草中的Hsp90对植物抵抗疫霉菌起到非常重要的作用。进一步的研究表明,PsCRN108能够结合P基因的启动子及其保守元件,结合后能抑制植物内源转录因子AtHsfA1a与HSP启动子的结合及其介导的基因转录。突变体分析显示,PsCRN108的HhH结构域和核定位信号对于其毒性功能和HSP基因的转录抑制具有重要作用,而HhH结构域对于DNA结合为必需。综合上述结果,我们认为大豆疫霉效应子PsCRN108能结合寄主的HSP基因启动子,抑制植物内源转录因子与启动子的结合和HSP基因的转录,从而干扰HSP蛋白介导的植物免疫反应,该发现为卵菌中首次鉴定到的能靶向寄主DNA的效应子。一个非典型分泌大豆疫霉效应子PsIsc1水解植物水杨酸的合成前体。植物产生的水杨酸在植物抵抗病原菌中起重要作用,该化合物在植物中通过两条途径合成,其中一条经由异分支酸。本文从大豆疫霉中鉴定到1个编码异分支酸水解酶的基因PsIsc1,该基因编码的酶能水解异分支酸生成2,3-二氢-2,3-二羟基苯甲酸甲酯(DDHB)和丙酮酸盐,推测它有可能在植物细胞中降解水杨酸的合成前体异分支酸,来抑制水杨酸的合成及其介导的抗性。本文对该推测进行了系统的验证和研究。PsIsc1在侵染阶段上调表达,沉默该基因后病原菌致病能力下降,表明它在大豆疫霉的致病过程中起重要作用。同时发现该基因沉默后,侵染大豆组织中水杨酸含量增加并且PR1基因转录上调,表明PsIsc1可能影响植物水杨酸含量。定位实验表明,PsIsc1效应子在侵染时通过病原菌吸器分泌,能转运到寄主细胞中起作用。在植物中表达PsIsc1后,植物水杨酸含量降低、PR1基因的转录下降、植物抗病力也随之减弱。结合体外生化实验和突变体实验,发现PsIsc1具有水解异分支酸的活性,并且该活性与其抑制植物防卫反应功能相关。更重要的是,我们发现该蛋白不具有信号肽,但能分泌到胞外,且具有非典型分泌特征,因此我们将其定义为非典型分泌效应子。上述结果表明,大豆疫霉的效应子PsIsc1可以在寄主细胞中分解植物水杨酸合成的前体,降低植物水杨酸的含量;该效应子通过非典型分泌系统分泌,为植物病原菌中一类新型效应子。大豆疫霉中两个无毒基因Avr1b-1和Avr1k能同时被寄主的Rs1kk基因识别。Rps1k是大豆生产上应用最为广泛的一个抗病基因,本文在大豆疫霉中发现两个效应子Avr1b-1和Avr1k都能够被大豆的抗病基因Rps1k识别。在大豆中瞬时表达Avr1b-1以及在Avr1b-1的毒性大豆疫霉菌株中稳定表达Avr1b-1,都能够使Avr1b-1被Rps1k识别而触发Rps1k介导的抗性;而Avr1b-1的无毒菌株中沉默Avr1b-1,则使该菌株不能被Rps1k识别,也不能触发Rps1k介导的抗性;这就说明Avr1b-1可以被Rps1k识别从而触发Rps1k介导的抗性。我们在一些不表达Avr1b-1却仍然对Rps1k无毒的菌株中鉴定到另一个RxLR效应子Avr1k,它与Avr1b-1在基因组中的位置仅相距5kb。在Avr1k的毒性菌株中表达Avr1k基因,能使该菌株触发Rps1k介导的抗性;而在Avr1k的无毒菌株中沉默Avr1k基因,则使该菌株丧失诱导Rps1k介导的抗性的能力。上述结果表明,大豆疫霉中的两个RxLR无毒基因都能够被寄主的Rps1k基因识别产生抗性;这两个效应子在进化上很难同时丢失,这从理论上解释了大豆Rps1k基因在生产上广泛应用的原因。效应子进入寄主细胞通过复杂的机制调控植物的免疫,而效应子调控寄主免疫的机制的探究将为研发抗病策略提供理论基础。