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立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)属丝核菌属(Rhizoctonia),根据菌丝融合情况被划分为14个融合群(anastomosis groups,AGs),即AG-1到AG-13和AG-BI,大多数类群为植物病原真菌,研究表明其主要致病因子为细胞壁降解酶和毒素。立枯丝核菌具有寄主范围广、危害大特性,每年因立枯丝核菌侵染所引起的水稻纹枯病造成水稻减产严重。目前,水稻种质资源中尚未发现对纹枯病完全免疫的抗性材料,也没有检测到稳定的主效数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL),而且缺乏好的新的抗性基因资源。因此,本研究主要从两方面着手进行研究:对多个具有潜在抗真菌病害的多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(polygalacturonase inhibiting protein,PGIP)基因进行克隆及分析,并通过转基因技术转化获得抗纹枯病水稻;对立枯丝核菌主要致病因子毒素进行提纯、活性分析及活性成分鉴定,并筛选了毒素降解菌和候选毒素降解酶。主要结果如下:1.分别从大豆、番茄和甜瓜等植物中克隆到8个不同PGIP基因:CucmPGIP1、TriPGIP、GlyPGIP1、GlyPGIP2、CurPGIP、CapPGIP、BraPGIP和SolPGIP。通过生物信息学分析,除CapPGIP在N端未形成一个疏水性信号肽,8个PGIP均符合PGIP蛋白家族衡量标准:含主要功能结构LRR重复;存在保守半胱氨酸残基,且半胱氨酸残基主要位于N和C端;存在潜在N-糖基化位点;在N端形成一个疏水性信号肽,且信号肽剪切位点均在丝氨酸后。2.8个PGIP基因分别构建载体及转化DH5α,获得含有重组质粒的DH5α阳性菌株。通过基因枪介导法获得转SolPGIP基因阳性转基因水稻。转基因水稻在温室抗纹枯病鉴定中表现出较强的抗性。3.采用HPLC、LC-MS/MS和生物活性测定等方法对立枯丝核菌毒素进行提纯、活性分析及活性成分鉴定,结果表明毒素活性成分中共含70种物质,为糖类、糖醇、羧酸和羧酸酯(盐)。测定粗毒素生物活性发现,当浓度为20 mg/mL时,烟草叶片明显坏死;当浓度达100 mg/mL时,水稻胚根几乎无法生长;毒素会改变植物细胞膜透性从而造成电解质外渗;25 mg/mL毒素显著诱导水稻防御酶活性提高,但随着处理时间延长,各酶活降低。4.筛选出了3株能以毒素为唯一碳源的菌株(A-6、D-5和E-8),分别属于泛菌属(Pantoea)、肠杆菌属(Enterobacter)和节杆菌属(Arthrobacter)。分析各菌株对立枯丝核菌的抑菌效果,其中立枯丝核菌靠近A-6、D-5菌株一端的菌丝出现明显断横,且菌核形成的时间更晚和数量更少。菌株D-5胞外蛋白降解毒素能力最好。进行蛋白全谱分析,菌株A-6蛋白液成分复杂,故对D-5和E-8蛋白全谱分析结果进行UniProt检索,发现D-5蛋白液中含4种重要水解酶:Carb1、Pept、Carb2和Poly,E-8蛋白液中含3种糖苷水解酶。