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由芸薹根肿菌（Plasmodiophora brassicae）侵染引起的根肿病威胁到十字花科作物的生产。因此,培育具有广谱抗病性的作物品种是防治根肿病最有效的方法之一。此前的一些研究定位了一些根肿病抗性基因,这些基因基因表现出了对芸薹根肿菌的特异性抗性。然而,目前被克隆的抗根肿病基因并不多,对抗根肿病基因进行功能验证的以及大白菜对致病型与非致病型根肿菌的防御机制知之甚少。本研究发掘并定位了CRd抗病位点,并对候选基因进行克隆及转拟南芥进行功能验证。主要研究结果如下:1.CRd基因的定位及候选基因的预测本研究所使用的亲本材料为大白菜自交系“85-74”（抗根肿病）和“BJN3-1”（感根肿病）,“85-74”自交系表现出了对生理小种4的根肿菌“LAB-19”的抗性;通过基于二代测序的集群分离分析方法结合遗传作图在大白菜自交系“85-74”和“BJN3-1”杂交产生的F2分离群体中定位抗根肿病基因。遗传分析显示,其抗病性是由单个显性基因控制的,并将其定位于染色体A03上yau389和yau376侧翼连锁标记之间的约60 kb（1 cM）区域内,命名为CRd。在这个区间内通过基因功能注释确定了4个具有TIR-NBS-LRR蛋白结构域的基因Bra001160,Bra001161,Bra001162和Bra001175为候选基因。2.CRd候选基因的克隆及表达分析将Bra001160,Bra001161,Bra001162和Bra0011754个候选基因进行克隆,分别获得了编码区长度为3273 bp,3174 bp,3456 bp和3273 bp的基因序列。根据测序结果利用NCBI Conserved Domain Search对Bra001160,Bra001161,Bra001162和Bra001175蛋白结构进行预测,结果显示他们都具有TIR、NB-ARC和LRR结构域,是典型的TIR-NBS-LRR抗病基因。此外,对候选基因的表达分析结果表明CRd是不被根肿菌诱导表达的,而是由于4个候选基因在抗病与感病材料之间编码区均存在序列变异,并引起氨基酸变异,从而引抗、感材料起对根肿病的不同抗病反应。因此进一步将这4个基因确定为CRd候选基因。3.CRd候选基因拟南芥植物表达载体的构建和功能鉴定利用酶切法结合In-Fusion法分别构建了候选基因的除草剂和红色荧光筛选标签的过表达载体,并通过农杆菌介导的沾花法转化拟南芥,获得的拟南芥转基因株系抗病性鉴定结果表明Bra001161转基因植株的病情指数及发病率均显著低于野生型拟南芥,因此将Bra001161进一步确认为CRd基因。4.CRd基因系统发育分析通过对根肿菌表现为抗病（18份）和感病（26份）的芸薹属植物进行CRd基因的扩增,CRd基因在32个扩增出的材料中的序列差异导致“85-74”和‘ER85B’在同一个分支上,说明这两份材料具有相同的抗根肿病基因,并且与其他抗源材料不在同一个分支上,说明CRd基因是不同于其他抗病材料中的抗根肿病基因,是一个新的抗根肿病基因,同时对根肿菌生理小种的抗性也是不同的。5.CRd基因亚细胞定位及转基因拟南芥根部组织细胞学形态观察为了明确CRd基因在细胞中的作用位置,本研究通过烟草叶片瞬时表达对其进行亚细胞定位分析,结果表明CRd基因是定位在细胞膜上,可能是在细胞膜上识别病原菌方面起作用。此外,通过石蜡切片观察根肿菌侵染后的拟南芥转基因阳性植株的根部细胞形态。通过荧光倒置显微镜观察发现在抗病转基因拟南芥的根部组织中并没有观察到根肿菌孢子,细胞形态正常;而在观察到根瘤的感病和野生型拟南芥根部细胞已经被破坏变形,细胞膨大,细胞里充满了根肿菌孢子,从而导致根瘤的形成。这个结果从细胞层面上说明了CRd基因转基因拟南芥对4号生理小种确实存在抗性。6.“85-74”接种致病菌和非致病菌后转录组测序通过转录组测序的方法来探究含抗根肿病基因CRd的大白菜响应致病和非致病根肿菌菌的防御反应途径。结果表明,“85-74”中的效应子触发的免疫在响应非致病根肿菌侵染时被更有效地激活,并且JA,ET和BR信号转导途径对于根肿菌感染后期的宿主反应是非常重要的。这些发现为十字花科作物中的根肿菌致病型特异性防御机制提供了一定程度的理解。综上所述,本研究定位并克隆了CRd抗根肿病基因,并通过对CRd基因转化到拟南芥后的阳性植株进行抗病性鉴定及根部组织细胞学形态观察验证了CRd确实对根肿菌生理小种4表现为抗病。通过系统发育分析表明CRd是一个不同于其他已知抗根肿病基因的新基因。通过转录组测序明确了含CRd基因的大白菜自交系“85-74”响应致病和非致病根肿菌侵染的主要防御反应途径为JA,ET和BR信号转导途径。