香蕉（Musa spp.）是世界范围内重要的水果作物,和其他作物一样,香蕉的种植也受很多因素的限制,其中由尖孢镰刀菌古巴专化型（Fusarium oxysporum f.sp.cubense,Foc）侵染引起的香蕉枯萎病是香蕉生产上最主要的限制因素。最初,由香蕉枯萎病菌1号生理小种（Foc1）侵染引起的香蕉枯萎病几乎导致‘大蜜哈’香蕉的毁灭,随着抗病品种的不断发现和推广才使得香蕉产业得以复苏。然而,上世纪中期,由4号生理小种（Foc4）侵染引起的香蕉枯萎病的出现和蔓延,再一次打破了香蕉产业的这种局面,从而面临更大的挑战。先前的研究表明,Foc1和Foc4都可以侵染Cavendish香蕉品种‘巴西蕉’,但‘巴西蕉’表现为抗Foc1而感Foc4。然而,为什么会产生这种抗性差异至今还不清楚。为了明确‘巴西蕉’对Foc1和Foc4产生抗性差异的原因,本研究利用带GFP的Foc1和Foc4分别侵染‘巴西蕉’,借助激光扫描共聚焦显微镜来观察比较两个病原菌接种后不同时间点在‘巴西蕉’不同部位的侵染情况,然后选择接种后48 h的‘巴西蕉’根系样品进行了基于TMT的定量蛋白质组学测定以及基于Illumina高通量测序平台的转录组的测序,并对蛋白质组和转录组测序得到的差异蛋白和差异基因的表达进行关联分析,共筛选出了16类潜在的植物抗病相关蛋白/基因,最后从中选择了四个基因进行了初步的功能研究。主要研究结果如下:1.通过病原菌侵染后的组织学观察发现,尽管Foc1和Foc4都可以侵染‘巴西蕉’,但是二者在侵染速率、菌丝的富集量、扩展范围以及侵染寄主植物后产生镰刀菌酸（FA）的量上存在明显的差异。Foc1仅能够从根部扩展至球茎,且球茎中病原菌的生物量要显著低于Foc4侵染后球茎中病原菌的生物量。而Foc4能够从其根部扩展至球茎,再到假茎,最后到叶鞘以及叶片中。2.通过基于TMT的定量蛋白质学分析,总共鉴定到了7325个蛋白,以p≤0.05,Fold Change≥1.2为阈值进行差异表达蛋白筛选,在Foc1接种后,与对照相比,共有689个蛋白差异表达,其中463个上调,226个下调;在Foc4接种后,与对照相比,有744个蛋白差异表达,其中450个上调,294个下调表达;有趣的是,与Foc4接种相比,Foc1接种后总共有1222个蛋白差异表达,其中659个上调,563个下调。RTq PCR和PRM靶向验证结果与蛋白质组学定量结果一致。生物信息学分析表明,氧化还原平衡、病程相关蛋白、植物细胞壁修饰、植物激素与信号转导、模式识别受体、植物次生代谢产物、翻译后修饰以及程序性细胞死亡等相关蛋白参与‘巴西蕉’对Foc的侵染响应。但这些蛋白在Foc1和Foc4侵染后的表达模式不同,这可能与‘巴西蕉’对两个小种的防御机制差异有关。3.通过对同一批样品进行比较转录组学分析,证实了Foc1和Foc4侵染‘巴西蕉’根系早期阶段的基因表达和通路的变化,分别在Foc1和Foc4接种后48 h的‘巴西蕉’根部鉴定到了1862和226个差异表达基因。Foc1侵染早期阶段能够引起黄酮类化合物和木质素合成途径增强,硫代葡萄糖苷类、萜类和生物碱类物质积累,许多激素和受体激酶相关基因表达,而Foc4侵染后对这些通路和基因的表达几乎不受影响或者影响较小。此外,参与生物应激相关通路的差异表达基因在Foc1和Foc4侵染后也明显不同。进一步的分析表明,参与细胞壁代谢和苯丙烷代谢的基因也差异表达。4.将定量蛋白质组数据和转录组数据进行关联分析发现,在三个比较组中,有关联的差异基因数分别为108,14和146个,两组学水平的关联系数分别为0.211,0.152和0.263。生物信息学分析发现,Foc1 vs.CK比较组中参与苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成、谷胱甘肽代谢和植物与病原物互作等与植物抗病性相关的通路中的基因在转录和蛋白层面均上调表达,这可能与‘巴西蕉’对Foc1的高度抗性相关;而Foc4vs.CK比较组中有关联的基因大都和热激蛋白和60S核糖体蛋白相关,其中有5个关联基因无pathway注释,且在转录和蛋白层面均下调表达,这可能与‘巴西蕉’易感Foc4相关。5.初步确定四个候选基因与‘巴西蕉’对Foc1和Foc4的抗性差异相关。本文克隆了四个基因的编码区序列,对其序列进行了生物信息学分析,构建了相应的植物表达载体,观察了其编码蛋白的亚细胞定位,并通过瞬时表达烟草展开了一系列的抗病性实验,结果表明,这四个候选基因可能在‘巴西蕉’对Foc1和Foc4的抗性差异中起作用。本研究为后续香蕉抗性育种提供了理论依据。