水稻稻曲病是一种真菌病害,由稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）引起,其主要危害水稻穗部,在水稻成熟期在穗部形成稻曲球,稻曲球膨大破裂后会散生墨绿色粉末,从而污染健康谷粒。而稻曲球本身会产生毒素,人畜食用后会产生中毒反应。最近几十年,稻曲病已逐渐从次要病害上升为水稻的主要病害,而水稻是世界三大粮食作物之一,对人类至关重要。于是近年来,研究机构和学者对稻曲病的关注也越来越多。但是这些研究大多集中在对稻曲病生物学特性,宿主及侵染循环等的研究,很少有关于稻曲病的致病分子机理方面的研究。我们前期的研究发现在被稻曲病菌侵染的水稻颖花中,小花授精灌浆被阻断,但在灌浆相关基因RISBZ1等被激活表达,暗示稻曲病菌通过激活灌浆系统而劫持水稻营养库。进一步通过本生烟瞬时表达系统筛选出三个效应子Uv₃667,Uv₃746,Uv₇360对RISBZ1的启动子具有激活作用。本论文在此基础上进行更深入的研究,以期揭示这几个效应子的生物学功能,并验证其与灌浆相关基因RISBZ1之间内在联系,主要取得了如下进展:（1）通过生物信息学分析发现,Uv₃746蛋白结构域第1¹9位氨基酸区域为信号肽区域,第51¹48位氨基酸区域为预测的微生物核糖核酸酶类。Uv₃667蛋白结构域第1²3位氨基酸区域为信号肽区域,第28⁸5位氨基酸区域为预测的疏水蛋白。Uv₇360蛋白结构域第1¹9位氨基酸区域为信号肽区域,第37³83位氨基酸区域为预测的多种表皮生长因子样蛋白质。（2）通过基因表达模式分析,发现接种后4 d和10 d时Uv₃667的表达量达到两个峰值,在4 d时为最大峰值;接种后5 d和11 d时Uv₃746的表达量达到两个峰值,在11d时为最大峰值,说明在稻曲病菌进入水稻小穗初期时,效应子Uv₃667和Uv₃746可能发挥作用。接种后8 d和12 d时Uv₇360的表达量达到最大值,并且Uv₇360的表达量整体高于Uv₃746和Uv₃667,说明效应子Uv₇360可能在侵入水稻小穗后才发挥作用,且Uv₇360属于高度诱导表达基因。（3）通过本生烟亚细胞定位,结果显示效应子Uv₃667主要定位在细胞质和细胞核中;Uv₃746的荧光与细胞内的质体重合度很高,说明Uv₃746定位于质体上;Uv₇360在本生烟细胞中呈点状分布,且不与质体和细胞核共定位。（4）将三个效应子在水稻ZH11中异源表达,并对异源表达水稻进行稻曲菌PJ52人工接菌,结果表明三个效应因子中只有Uv₃746异源表达水稻接种稻曲菌后,发病率显著高于野生型ZH11,说明Uv₃746在水稻中表达能促进稻曲病菌致病。而Uv₃667和Uv₇360转基因水稻发病率较野生型ZH11没有显著性差异。利用RT-qPCR检测灌浆相关基因的表达,结果表明,在异源表达Uv₃746、Uv₃667和Uv₇360的转基因水稻破口前的颖花中,灌浆相关基因AGPL2的表达被明显抑制,而其他灌浆相关基因没有明显趋势。在叶片中,Uv₃746转基因材料的灌浆相关基因RPBF、SSI、AGPL2、Glutlin1、Glutlin2的表达都有明显上调趋势。（5）对三个效应子在水稻中异源表达材料成熟种子的总蛋白和可溶性糖含量测定,结果显示可溶性糖的含量均显著低于野生型材料ZH11,而总蛋白没有明显差异。农艺性状调查结果表明,三个效应子转基因材料的株高与对照相比没有明显差异,但千粒重比对照高。而其他指标如穗长、每株实粒数、有效分蘖数等,在不同株系间存在较大差异,没有明显一致趋势,因此需要进一步重复调查。（6）为明确三个效应子在稻曲病菌中的功能,我们对其进行过表达和基因敲除研究,目前成功获得Uv₃667和Uv₇360的稻曲菌过表达转化子,初步结果表明,Uv₃667和Uv₇360的过表达转化子在PSA培养基上对菌落生长影响不明显,在CA培养基上能促进菌落生长,不论碳源是水苏糖、蔗糖还是葡萄糖。在应对胁迫条件时（包括刚果红、SDS、H2O2、NaCl处理）,野生型与过表达转化子菌落生长均被抑制,而从抑制程度来看,过表达菌株在受SDS胁迫诱导是受抑制率要低于野生型菌株PJ52。此外,我们已获得Uv₃746的敲除转化子,为研究这些基因的生物学功能以及在稻曲病菌致病中的作用提供了材料基础。综上所述,本文对稻曲病菌三个效应子表达模式、亚细胞定位、在水稻中的功能、在稻曲病菌中的功能进行了广泛研究,明确Uv₃746对稻曲病菌的毒力有重要贡献,其作用机制可能是通过改变水稻颖花中糖类物质的分布,从而促进稻曲病菌生长。本论文构建了三个效应子的异源表达、过表达、基因敲除等材料,为进一步解析水稻-稻曲病菌互作分子机制提供了材料基础。