禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）是小麦赤霉病的优势病原菌。它不仅能造成小麦的减产,其分泌的脱氧雪腐镰刀菌烯醇等真菌毒素还会残留在染病小麦籽粒及后续小麦制品中,威胁人畜健康。因而小麦赤霉菌的防控是事关国家粮食安全的重大科学问题。禾谷镰孢菌是半活体营养菌,在侵染小麦过程中有一个短暂的活体寄生阶段,在黑粉菌、稻瘟菌等病原真菌的研究中已经表明效应蛋白可能在这一阶段发挥着重要的作用。然而,截至目前,还尚无禾谷镰孢菌效应蛋白功能的报道。实验室前期对禾谷镰孢菌特有分泌蛋白进行了系统的鉴定和功能研究,筛选出一个侵染相关的候选效应因子,将其命名为Osp24（Orphan Secretory Protein 24）。本研究对该效应因子功能进行了解析,揭示了其侵染过程中的作用机制,为阐明揭示禾谷镰孢菌的致病机理打下基础。具体研究结果如下:为明确Osp24在侵染过程中发挥功能的主要阶段,本研究通过侵染结构观察、小麦稃片中以及小麦穗轴内侵染菌丝量的测定,发现与野生型相比,osp24缺失突变体的主要缺陷为侵染菌丝在小麦穗轴中的扩展。作为一个富含半胱氨酸的分泌蛋白,研究发现Osp24的第94位和105位的半胱氨酸对其侵染相关功能的发挥至关重要,然而酵母双杂交的结果显示,这两个氨基酸并不会影响Osp24同源二聚体的形成,因而二者更可能通过介导分子内二硫键的形成调控Osp24在侵染阶段的功能。通过EDBCP工具软件预测发现Cys94和Cys105有极高的可能性形成分子内二硫键。为了进一步探究Osp24在与寄主植物互作过程中的作用模式,本研究通过酵母双杂交筛库技术鉴定到Osp24在小麦中的靶蛋白Ta Sn RK1,并利用酵母双杂交、双分子荧光互补以及体外pull down实验确认了两者的互作关系。对Osp24的蛋白分段,发现其碳末端介导了与Ta Sn RK1的互作。Sn RK1是植物中的一个保守蛋白激酶,为探究该蛋白激酶与小麦抗病性的关系,本研究在小麦植株KN199中过表达和沉默了Ta Sn RK1基因,并对获取的转基因小麦进行抗病力测定,实验发现过表达Ta Sn RK1的小麦植株表现出较高的赤霉病抗性,而沉默Ta Sn RK1的小麦植株对赤霉病表现为易感。这表明Ta Sn RK1参与到了小麦的抗赤霉病过程中。为了揭示Osp24对Ta Sn RK1的分子调控,本研究进行了体外无细胞降解实验,发现Osp24介导了Ta Sn RK1的降解,而MG132处理可抑制Ta Sn RK1降解,表明Ta Sn RK1的降解依赖于26S蛋白酶体。进一步通过体外pull down实验发现,在Osp24存在的情况下,Ta Sn RK1与26S蛋白酶体的互作显著增强。这说明Osp24很可能通过招募26S蛋白酶体加速Ta Sn RK1的降解,从而降低Ta Sn RK1在植物体内的蛋白含量,实现了对寄主抗性的抑制。本文通过对禾谷镰孢菌的潜在效应因子Osp24作用机理的解析,初步揭示了禾谷镰孢菌与小麦的互作分子机制,有助于小麦赤霉病防控工作提供理论参考。