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水稻纹枯病（Rice sheath blight）是水稻的三大病害之一,由于纹枯病菌侵染范围广,破坏性大,对产量有重大影响,尤其是重要的粮食作物水稻,玉米和大豆,但目前仍缺乏对纹枯病菌的高抗或免疫的作物品种。因此研究其致病机制对于防治纹枯病,保证粮食安全意义重大。纹枯病的病原物（Rhizoctonia solani AG1 IA）作为首个报道基因组的丝核菌,可成为致病机制研究的一种模式,但其致病机制,尤其是对不同作物的选择机制尚不明确。本文拟研究水稻、玉米和大豆不同寄主来源纹枯病菌的致病差异,为探明立枯丝核菌诱发寄主产生纹枯病的分子机制提供信息和线索。本文的研究内容主要包括三个部分:1)从细胞水平上探究不同寄主来源的立枯丝核菌菌株间在生物学特性、致病力水平差异;2)从分子水平探究关键致病基因的序列差异及表达情况,同时对效应蛋引发PCD能力进行鉴定;3)对菌株在优势寄主、非优势寄主及无寄主的环境处理下的转录组进行测序分析,探究菌株在为适应不同环境和不同寄主而发生的基因选择性表达,包括可变剪切预测、SNP的分析、不同样品基因表达量比对、差异基因分析。主要得到以下结果:1、不同寄主来源的立枯丝核菌菌株的生物学特性和致病力水平研究。从水稻、玉米、大豆纹枯病发病植株上分别分离鉴定获得菌株RiceIA、MaizeIA、SoybeanIA,在PDA平板上,各菌株菌丝在形态和菌核形成时间上无明显差异,但玉米MaizeIA菌株菌丝生长速度略低于水稻RiceIA菌株和大豆SoybeanIA菌株。DAPI染色观察发现,水稻纹枯病菌株细胞核数量较玉米和大豆纹枯病菌株多。三个菌株在三个寄主上都可以产生附着胞和侵染垫等侵染结构,并且不同寄主来源的立枯丝核AG1 IA可以交叉侵染寄主,且产生侵染结构的时间及形态近似。另外,菌株RiceIA、MaizeIA、SoybeanIA三者之间不能进行体细胞融合,在交界处形成一个隔阂,由此表明不同寄主来源的纹枯病菌存在一定的遗传差异。综上,不同寄主来源的立枯丝核菌在形态、侵染组织病理学水平上确实存在一定的差异,可能与其选择优势寄主致病的机制相关联。2、菌株对寄主离体叶片的致病力分析。分别用三个菌株侵染水稻、玉米、大豆离体叶片,发现三个菌株都能导致三种植物叶片发生纹枯病发病典型症状,ITS测序鉴定三者均为立枯丝核菌AG1 IA,证实立枯丝核菌AG1 IA寄主广泛,可以侵染水稻、玉米、大豆作物。对叶片组织病斑大小进行统计分析发现,菌株RiceIA在水稻叶片上、菌株MaizeIA在玉米叶片上、菌株SoybeanIA在大豆叶片上产生的病斑大于另外两个菌株,说明三个菌株均对自身的原始寄主有相对的侵染优势。3、效应蛋白编码基因的克隆及致病功能分析。通过对效应蛋白编码基因的克隆测序发现,三个菌株的基因AG1IA07795一致性为75.45%,其中RiceIA和MaizeIA的基因序列与预测序列完全一致,共348bp,而SoybeanIA的基因序列与预测序列比对含有5个单核苷酸变异位点（SNP）,且有两段插入序列,分别为55bp和56bp。三个菌株的基因AG1IA09161一致性为83.25%,相对预测序列,RiceIA含有1个SNP,MaizeIA含有3个SNP,共633bp,但SoybeanIA含有3个SNP和两段插入序列,分别为69bp和56bp。由此可以看出不同寄主来源的立枯丝核菌AG1 IA在两个关键致病基因的结构上存在一定的差异,我们推测这可能影响着菌株对寄主的选择差异,是菌株在环境压力下进化的表现。对两个基因进行原核表达,均能诱导出相应的蛋白,将蛋白液稀释相同的倍数后侵染对应来源的寄主发现,来源于RiceIA和MaizeIA的两个效应蛋白可使对应的寄主水稻叶片和玉米叶片发病,而来源于SoybeanIA的两个效应蛋白不能使大豆叶片发病,这就可能与SoybeanIA的两个效应蛋白基因中插入的片段相关,这极有可能是菌株为适应寄主而选择性表达基因的表现。4、菌株对不同寄主的侵染转录组分析。通过分析8组交互侵染样品中SNP的情况发现,大豆菌株SoybeanIA在不同处理条件下的SNP数量极高60,000左右,而玉米菌株MaizeIA有40,000左右,水稻菌株RiceIA较少只有30,000,但在水稻菌株RiceIA在与玉米组织互作后产生的SNP变高达到40,000,这可能与菌株针对寄主发生特异性的变异,以适应对玉米叶片的寄生相关。8组样品共发生了6种类型的可变剪切,以内含子保留事件数目最多,第一个与最后一个外显子可变剪接事件数目最少。T6样品SoybeanIA的基因AG1IA09161在与大豆叶片互作后发生了2种可变剪切,即内含子保留事件和5’端可变剪接事件,而对照组T7中基因AG1IA09161只发生了内含子保留事件,另外T2和T4样品即未与寄主互作的水稻RiceIA和玉米MaizeIA中基因AG1IA09161没有发生可变剪切,这说明了前面大豆SoybeanIA菌株中克隆的AG1IA091 1确实存在与玉米菌株MaizeIA和水稻菌株RiceIA中该基因不同的剪切方式。数据显示,8组样品的基因AG1IA07795中都没有发生可变剪切。在比较处理组和对照组样品差异表达基因数目事发现,处理组也就是生长在寄主上的菌株的差异基因中发生表达量上调的个数普遍多于发生表达量下调的基因个数。但在差异表达基因中,我们发现在R.solani AG1 IA全基因组报道中预测的与致病性相关的次级代谢产物合成酶基因AG1IA05539和AG1IA05360在处理组中却发生表达量的下调。并且T1和T2组样品的差异表达基因主要富集在与能量合成与转化有关的代谢途径上,这极有可能是由于菌株侵染寄主时细胞活动加强,能量调节活动活跃,使得相关途径上的基因表达量发生显著变化。