病原真菌的形态学转变与其致病性密切相关,甘蔗鞭黑粉菌酵母态单细胞经有性配合后形成的菌丝态是其致病的关键。真菌的二态型转化(dimorphic switch)是真菌通过其信号传导系统感受环境信号因子并将其传递至细胞内,引起特定的功能基因表达。黑粉菌是一种典型的二态型真菌,单倍体是无致病力的酵母态单细胞,经有性配合(sexual mating)形成双核菌丝体,双核菌丝体可侵染寄主并引发病害。从天然产物中筛选具有抑制黑粉菌二态型转变的新型活性化合物,明确化合物的作用靶点和作用机制对阐明黑粉菌二态型转化的信号调控通路具有重要的意义。目前尚未有针对黑粉菌二态型转变的抑制剂的相关研究报道。为解决这一科学问题,我们从实验室的100个化合物(包括有机合成来源和天然提取分离来源)中,发现一类新的酚酸类化合物具有显著抑制甘蔗鞭黑粉菌二态型转变的活性,从而大大降低其致病性。通过进一步的转录组测序和分析,实时荧光定量分析,以及目的基因敲除等实验,初步明确了该类化合物抑制活性的作用机理。主要研究结果如下:1.从100多个化合物中,筛选到一类酚酸类天然产物具有显著抑制甘蔗鞭黑粉菌二态型转变的活性,MEC值(最低有效浓度Minimum Effective Concentration)在0.9-42mM之间。其中化合物PB-1活性最好(MEC值为0.92mM)。该类化合物在最低有效浓度下,对黑粉菌的生长没有影响。此外,化合物PB-1还对甘蔗鞭黑粉菌冬孢子萌发有抑制作用。2.将化合物PB-1分别处理4 h、8 h和12 h后的甘蔗鞭黑粉菌进行转录组测序分析,结果发现大部分差异基因都与氨基酸代谢有关,特别是酪氨酸代谢和组胺代谢。通过实时荧光定量对甘蔗鞭黑粉菌有性配合相关基因进行检测,发现pra1、prf1、b E和mfa1基因表达量降低,结合转录组数据,确认化合物PB-1的作用靶标是c AMP-PKA有性配合通路。3.通过同源基因克隆技术获得了甘蔗鞭黑粉菌两个交配型MAT-1和MAT-2 Ss16基因全长序列。MAT-1和MAT-2 Ss16基因长度为1346 bp,两者同源性为98%。与Sporisorium reilianum、Ustilago maydis、Ustilago bromivora同源性分别为89%、86%和83%。与Ustilago maydis、Sporisorium reilianum、Ustilago bromivora、Kalmanozyma brasiliensis、Pseudozyma hubeiensis、Ustilago hordei、Moesziomyces antarcticus、Melanopsichium pennsylvanicum八种植物病原菌进行系统进化分析,结果表明Ss16与S.reilianum和Moesziomyces antarcticus同源性较高,处于同一分支,而与U.maydis、U.bromivora和U.hordei亲缘性相对较远,但同在一个大的进化簇内。4.构建甘蔗鞭黑粉菌MAT-2 Ss16基因敲除载体,利用农杆菌介导转化黑粉菌转化,对Ss16基因进行敲除。通过有性配合检测发现Ss16基因的缺失对甘蔗鞭黑粉菌菌丝化形成有影响,经RT-q PCR分析,发现Ss16基因的缺失突变体中pra2、prf1和mfa2基因都显现明显下调的趋势,pde1、pde2和Ubc1显著上调,因而表明Ss16基因可能与c AMP-PKA上下游基因相关。以上结果表明,PB-1可能开发成为一种新型的生防制剂。它在不影响黑粉菌生长的情况下,抑制甘蔗鞭黑粉菌中有性配合通路中相关pra1、prf1、mfa1和b E位点基因的表达,从而进一步影响甘蔗鞭黑粉菌由酵母态向菌丝态的转变,最终降低其致病能力达到有效的防控作用。