蛋白翻译后修饰（PTMs）通过向靶蛋白上添加化学小分子来改变蛋白质的活性、稳定性、定位以及蛋白间的互作。近年来许多研究报道了植物病原真菌和细菌利用蛋白的翻译后修饰机制促进自身发育、参与应激反应和侵染寄主的过程,但具体的调控机制有待进一步深入研究。本研究对稻瘟菌中两种重要的蛋白翻译后修饰——糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定修饰和相素化（SUMO）修饰在附着胞介导的侵染过程和应激反应中的作用及其机理进行了解析。主要研究结果如下:（1）阐释了GPI锚定修饰调控稻瘟菌附着胞穿透寄主和免疫逃避的机制。GPI锚定修饰是糖基化修饰的一种类型,其修饰模式是通过GPI锚将靶标蛋白固定在细胞表面发挥功能或分泌至细胞外,然而该修饰是如何参与调控植物病原真菌致病力的还未被研究。本研究首次揭示了GPI锚定蛋白通过维持细胞壁结构完整性和保护稻瘟菌细胞壁里层的chitin和β-1,3-glucan不被寄主免疫识别从而顺利侵染寄主的重要机制。首先观察到GPI锚定蛋白在稻瘟菌的不同侵染阶段均定位于细胞壁,表明GPI锚定蛋白在维持细胞壁功能中发挥作用。随后鉴定到GPI锚合成过程中一个关键转移酶基因GPI7并对其进行了敲除,生物学表型测定发现GPI7基因敲除体生长速率减慢、细胞分裂周期缩短、产孢能力下降、附着胞穿透能力严重减弱导致致病力丧失,表明GPI锚定蛋白影响稻瘟菌附着胞介导的致病过程。通过对GPI7基因敲除体的分生孢子和附着胞细胞壁进行透射电镜观察,结果发现其细胞壁结构物质不完整,进一步研究发现GPI7基因敲除体对细胞壁抑制剂敏感,且更容易被细胞壁裂解酶水解成原生质体,这表明GPI锚定蛋白在维持细胞壁完整性中至关重要。为了解析GPI锚定蛋白参与致病力调控的机制,选用HF pyridine处理去除野生型菌株细胞壁表层的GPI锚定蛋白,发现细胞壁结构中的chitin和β-1,3-glucan暴露于寄主免疫系统,并引发了寄主细胞活性氧的积累,在GPI7基因敲除体中也观察到chitin和β-1,3-glucan的暴露,表明GPI锚定蛋白在寄主的免疫逃避中发挥重要功能。蛋白组学预测发现大多数的GPI锚定蛋白为分泌蛋白和细胞壁上的功能蛋白,其中包括Gel蛋白家族。研究发现,GPI锚定修饰可以调节Gel蛋白在细胞壁中的亚细胞定位,以促进附着胞穿透。有趣的是,Gel3蛋白在附着胞内能与actin环共定位,而Gel3蛋白的GPI锚定过程受阻后无法成环导致穿透寄主能力减弱。最后研究发现GPI锚定修饰影响通过BIC结构传输的效应蛋白的分泌而不影响通过囊泡运输的效应蛋白的分泌。综上所述,本研究发现了GPI锚定修饰通过影响细胞壁完整性和逃避寄主免疫识别,促进稻瘟菌成功侵入寄主细胞的新机制。（2）系统解析了SUMO化修饰调控稻瘟菌致病过程的机制,包括调控Septin环的形成和效应蛋白分泌的机制。SUMO修饰是蛋白翻译后修饰的另一种类型,与泛素化修饰模式类似,稻瘟菌中只鉴定到一个SUMO分子SMT3蛋白,SUMO E1激活酶由AOS1和UBA2编码合成,SUMO E2结合酶由UBC9编码合成,SUMO E3连接酶包括SIZ1等蛋白,上述酶依次催化反应最终使SUMO分子共价连接到靶蛋白的保守修饰基序上。本研究将稻瘟菌内参与SUMO修饰的所有基因（SMT3,AOS1,UBA2,UBC9,SIZ1）进行了敲除,通过生物学表型测定发现SUMO基因敲除体均表现为不同程度的营养生长减慢、产孢能力减弱、分生孢子形态异常、附着胞成熟中分裂周期异常、侵染过程减慢和致病力严重下降,揭示了SUMO修饰在这些生理过程中发挥重要作用。其次研究发现SUMO修饰参与稻瘟菌对逆境的响应,SUMO基因敲除体对添加的各种环境胁迫高度敏感,并且在不同的环境胁迫下稻瘟菌的总蛋白中检测到更高的SUMO修饰水平和SUMO基因表达量上调。将SMT3蛋白的互作蛋白进行质谱分析共鉴定到940个预测的SUMO修饰蛋白,其中包括许多已经报道的致病相关蛋白。生物信息学分析发现SUMO修饰参与调控多种信号传导途径和细胞代谢,包括糖代谢/脂代谢、氨基酸合成、逆境响应、细胞周期调控、细胞自噬、转录调控等众多生化过程,表明SUMO修饰与多种信号途径间存在复杂的调控网络,从而导致SUMO基因敲除体各种生物学表型的缺陷。有意思的是,蛋白组学鉴定到4个Septin蛋白均为SUMO修饰靶蛋白,Septin蛋白的SUMO位点突变导致其不能定位于附着胞上的actin环,从而致病力下降。研究还发现,SUMO修饰能调控病原真菌内效应蛋白的分泌。在Δsmt3敲除体中,通过BIC结构分泌的效应蛋白如Avr-Pia,Avr-pizt和传统囊泡分泌的效应蛋白Slp1均不能被正常分泌。总之,本研究系统解析了SUMO修饰在稻瘟菌生长发育、信号传导、应激反应以及侵染寄主中的重要功能。（3）揭示了SUMO化修饰调控Pmk1 MAPK信号途径的新机制。Pmk1-MAPK信号途径调控稻瘟菌附着胞形成、寄主穿透和晚期侵染菌丝的生长。本研究提出PMK1蛋白K347位点依赖SUMO修饰参与稻瘟菌致病性的调控。SMT3蛋白与PMK1蛋白能直接互作,表明PMK1确为SUMO修饰的靶蛋白,PMK1的K347为SUMO修饰位点,当K（赖氨酸）突变为没有SUMO修饰的R（精氨酸）后其SUMO修饰水平下降。生物学表型分析发现,PMK1的K347位点突变后导致稻瘟菌附着胞穿透能力下降、后期侵染菌丝的扩展受阻、致病力降低,这表明PMK1蛋白K347的SUMO修饰参与稻瘟菌致病力的调控。另外,PMK1在附着胞成熟过程中逐渐聚集到细胞核,当其K347突变后细胞核定位发生改变,在SUMO修饰受阻后只能微量表达,表明PMK1的K347位点对其稳定性和功能定位至关重要。研究还发现PMK1的K347突变后,该蛋白的磷酸化修饰增强。总的来说,PMK1的SUMO修饰对维持自身稳定性、亚细胞定位和致病力调控具有重要意义。综上所述,稻瘟菌中GPI锚定修饰参与维持细胞壁完整性,保护PAMPs进而介导对寄主的免疫逃避;SUMO化修饰通过协调众多信号传导途径和生化过程调控稻瘟菌的逆境响应、生长分化以及致病力。