大豆是我国的重要粮食作物,近年来我国从美国、巴西和阿根廷等国大量进口转基因大豆,数量超过8000万吨,主要用于饲料加工,而国产大豆则主要用于食品加工。黑龙江省是我国最大的大豆种植基地,每年约有6000万亩的种植面积。大豆细菌性病害是目前严重妨碍黑龙江省大豆生产的主要病害。大豆细菌性斑疹病是一种常见于大豆的细菌性病害,会造成大豆产量的严重降低。针对大豆细菌性斑疹病所造成的严重危害,本研究从病原菌的分离鉴定入手,对分离后的病原菌进行致病性鉴定。结合基因组测序技术完成了病原菌的基因组测序和注释。利用含有野生大豆基因组信息的导入系材料对大豆中应答病原菌Ⅲ型效应因子的基因进行了分析。基于大豆重组自交系群体(RIL)接种病原菌后的QTL定位结果,与在导入系上的RNA-seq分析,获得了大豆中应答Ⅲ型效应因子的差异表达基因和节点(hub)基因。进一步利用已测序的种质资源和导入系材料对候选基因进行了单倍型分析,最终确定了大豆中应答病原菌Ⅲ型效应因子的关键候选基因。本研究为深入细致地研究黑龙江省大豆抗细菌性斑疹病的分子机制和大豆的遗传改良奠定了理论基础和材料基础。具体研究结果如下:(1)通过在大田环境下,细菌性病害的发病时期进行大豆叶片病斑的分离和鉴定。确定了8个可以引起大豆细菌性病害的病原菌,其中7个病原菌属于假单胞杆菌菌属,1个属于黄单胞杆菌菌属,通过16S r DNA扩增和测序比对分析,发现该菌株与Xanthomonas vasicola同源性非常高。结合以往的研究基础,一般认为黄单胞杆菌是导致大豆细菌性斑疹病的致病菌。所以本研究将分离得到的黄单胞杆菌作为研究重点进行后续的研究。通过在黑龙江省不同积温带的主栽品种上进行接种鉴定,发现所分离得到的黄单胞杆菌属于高致病性菌株,可以在所选取的黑龙江省主栽大豆品种上造成明显的致病性和大面积的病斑。因为该菌种属于黄单胞杆菌,所以将其命名为Xv NEAU001WT(Xanthomonas vasicola Northeast Agrcultural University Wild Type)。为了后续研究的需要,对Xv NEAU001WT的抗生素抗性进行了分析。结果表明Xv NEAU001WT具有壮观霉素抗性,而不具有对利福平、卡那霉素、氯霉素、庆大霉素和四环素等抗生素的抗性。该结果为利用壮观霉素对Xv NEAU001WT进行抗性保护以保证在菌种的培养、保存和遗传改造操作过程中不受其它杂菌的污染提供了保障。(2)在完成Xv NEAU001WT的分离鉴定和抗性分析后,本研究进一步针对Xv NEAU001WT的基因组信息进行了测序分析。为获得Xv NEAU001WT的基因组原始序列,以二代测序技术为手段进行测序,最终完成了Xv NEAU001WT的基因组序列测定和序列所编码的基因注释和结构分析。将以往已公布的黄单胞杆菌的基因组作为参考进行基因组的组装拼接,最终将Xv NEAU001WT基因组的序列拼接成一个大质粒,该质粒共有5221943 bp,并将序列信息上传到NCBI数据库。通过基因组注释分析发现该菌株可以编码15个Ⅲ型效应因子相关的hrp基因。前人研究发现hrp基因是影响黄单胞杆菌致病性的关键基因,所以本研究针对hrp基因的调控基因hrp G开展深入研究。采用三亲杂交的方式构建了hrp G基因的缺失突变体。进一步在大豆种质资源绥农14上进行了致病性分析,发现hrp G基因突变后可以显著影响Xv NEAU001WT的致病性。此结果说明大豆中存在响应hrp G调控的Ⅲ型效应因子的抗病相关基因。(3)为了进一步鉴定分析大豆中应答hrp调控的Ⅲ型效应因子的关键基因,本研究采用了RNA-seq测序和QTL定位相结合的方法。以含有野生大豆基因组信息的代换系群体和高世代的重组自交系群体为大豆材料,以野生型的Xv NEAU001WT和hrp G突变后的Xv NEAU001WT△hrp G为菌种材料,进行差异基因的分析和QTL定位分析,为寻找抗病关键候选基因提供可靠信息。在导入系中通过接种野生型病原菌Xv NEAU001WT,发现导入系材料F1680和F1011在抗感病表型上与导入系轮回亲本绥农14存在明显的差异。其中F1680表现为更加感病,F1011表现为更加抗病。这一结果说明野生大豆基因组的导入导致了大豆抗病性的改变,同时也说明导入片段中含有调控大豆抗病性的关键基因。于是,首先对F1011和F1680的遗传背景进行分析,确定导入片段所在的位置,然后利用绥农14、F1011和F1680进行RNA-seq分析,通过3个时间点81个样本的取样,对大豆接种病原菌后的6 h、12 h、24 h进行了分析,获得了4624个差异表达基因。发现4个基因组块C4、C5、C6和C8中的基因显著与F1011和F1680的抗感性相关。进一步通过基因共表达网络分析,获得了35个节点(hub)基因。这些hub基因分布在01-17以及19号染色体上。通过结合QTL的定位结果,在08和11号染色体上确定了受hrp G编码的Ⅲ型效应因子调控基因诱导的关键基因2个,分别为Glyma.08G009900.1和Glyma.11G056200.1。(4)为了确定两个候选基因(Glyma.08G009900.1和Glyma.11G056200.1)的准确性,进一步对200份导入系群体中两个基因的遗传多样性进行了分析。通过与绥农14的遗传背景进行比对分析,发现在Glyma.08G009900.1和Glyma.11G056200.1存在显著的单倍型,并且单倍型在F1011和F1680间存在显著的差异,与2份材料的抗病性存在一致性的顺应关系。进而更加证明了这两个基因是大豆中响应hrp G调控的Ⅲ型效应因子响应基因。基于以上研究结果,说明通过本研究得到的2个关键基因Glyma.08G009900.1和Glyma.11G056200.1可以作为重要的抗病候选基因进行深入的机理研究。同时本研究所采用的材料和理念,为深入细致的研究大豆抗细菌性斑疹病提供了重要的理论基础和材料基础。同时所发现的QTL和遗传多样性可以进一步作为标记开发理论基础。研究结果对保证黑龙江省大豆的稳产高产具有重要的理论意义和应用价值。