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水稻是我国最重要的粮食作物,全国近60%的人口的主食为稻米,可见水稻的生产安全涉及到我国的国计民生。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是全球水稻生产上的毁灭性病害之一,每年平均造成10%～30%的产量损失,严重威胁全世界的粮食生产安全。目前,稻瘟病的防治措施主要以抗病品种和化学农药为主,但是由于稻瘟病菌易发生变异,新的致病型的出现,导致抗病品种丧失了抗性;同时单一化学药剂的常年使用导致抗药性群体产生导致药剂失去防效。稻瘟病的防治始终是水稻生产上的一个难题,因此,迫切需要从分子水平解析病菌致病机理,从而为抗病育种提供新的策略,同时为新型杀菌剂的开发提供候选靶标。本论文主要对非折叠蛋白反应信号途径中的相关蛋白编码基因在稻瘟病菌生长发育及致病过程中的功能进行分析,研究结果如下:本实验室前期研究发现bZIP转录因子MoAp1和MoAtf1调控活性氧积累过程,是稻瘟病菌的致病力所必需的。本文研究内容第一章从稻瘟病菌中鉴定到一个与酿酒酵母转录因子HAC1同源的bZIP转录因子MoHac1,该蛋白具有一个典型的bZIP功能域,通过基因敲除获得了MoHAC1的缺失突变体,表型分析发现,与野生型菌株Guy11相比,突变体的生长速率显著下降;无性繁殖能力显著降低,产孢相关基因的表达量显著下降;菌丝球接种水稻和大麦叶片致病力显著下降。同时,MoHac1参与调控细胞壁胁迫及渗透压胁迫过程,但不参与稻瘟病菌的有性生殖过程,表明MoHac1在稻瘟病菌生长、无性繁殖及致病过程具有重要的作用。内质网的稳态平衡对细胞的正常生长发育具有重要作用,该过程受到非折叠蛋白反应(UPR)的调控。在酵母中,当内质网压力积累时,UPR被激活,HAC1发生可变剪切,剪去一段内含子,翻译后的Hac1p进入细胞核中调控UPR靶基因的表达。本论文研究内容第二章的研究发现,稻瘟病菌中MoHAC1敲除突变体对内质网胁迫剂的耐受性显著下降,提示MoHac1参与调控内质网压力胁迫,与酵母的HAC1类似,在内质网压力条件下MoHAC1mRNA发生可变剪切,剪去一段23bp的非典型内含子区,同时亚细胞定位改变,进入细胞核中参与调控UPR靶基因的表达。同时,UPR在稻痕病菌无性繁殖及致病过程中处于激活状态。通过内含子区的多位点突变回补突变体获得无法发生正常剪切的菌株,分析发现其不能互补MoHAC1敲除突变体的无性繁殖和致病力的表型缺陷;显微观察发现突变体能正常形成附着胞,但无法穿透寄主表皮细胞,证明UPR途径在稻瘟病菌生长、无性繁殖及致病过程具有重要的作用。前两章的研究结果表明,bZIP转录因子MoHac1参与调控稻瘟病菌营养生长、无性繁殖及致病过程,但其上游内质网压力信号感受器Ire1p的生物学功能仍然未知。本文研究内容第三章从稻瘟病菌中鉴定到一个与酿酒酵母中内质网跨膜蛋白Ire1p同源的蛋白MoIre1。以野生型Ku80为背景菌株,通过基因敲除获得了 MoIRE1的缺失突变体,表型分析发现,与野生型菌株相比,突变体的生长速率显著下降;产孢能力显著降低。同时,MoIre1参与调控细胞壁胁迫、氧化压力胁迫及内质网压力胁迫过程,突变体的菌丝疏水性显著下降,疏水蛋白相关基因的表达量显著下降;同时,其下游MoHAC1 mRNA在内质网压力条件下无法发生可变剪切,不能应答内质网压力。研究结果表明MoIre1在稻瘟病菌生长发育过程具有重要的作用,明确了非折叠蛋白反应信号途径的功能及作用机理。综上所述,非折叠蛋白反应信号途径在稻瘟病菌的生长发育过程中具有重要的作用,该途径中bZIP转录因子MoHac1及内质网跨膜蛋白MoIre1,通过参与调控内质网压力胁迫,从而参与调控稻瘟病菌的菌丝生长、无性繁殖及致病过程。