植物已经发展出一种独特而复杂的分子防御机制来保护自己免受病原体的攻击,例如引起程序性细胞死亡的超敏反应,以及形成坏死的斑点来抑制病原体在植物宿主的组织中传播。一些突变体在没有病原体侵染、非生物胁迫和机械损伤的情况下出现自发的坏死性损伤,称为类病变突变体（lesion mimic mutants,LMMs）。LMMs中的局部细胞死亡与超敏反应引起的细胞死亡相似,植物体内与病原菌相关基因的表达量增加,从而增强了对许多不同病原体的抵抗力,并限制了病原菌进一步侵入或扩散到邻近细胞。为了进一步阐明超敏反应和抗病途径的分子机制,根据表型的不同,在不同的植物中鉴定和分析了许多LMMs突变体。然而,在大豆中仅报道了少量的LMMs突变体,到目前为止还没有克隆出相关基因。在本研究中,我们从用甲基磺酸乙酯（EMS）处理的优良品种南农1138-2的后代中分离鉴定出一个新的类病变突变体,命名为spl-1。本文的主要目的是研究spl-1突变体叶片的形态、生理和生化变化,和分析其遗传机制并定位目标基因。我们还利用RNA-seq技术比较了spl-1突变体和野生型的转录组特征,以探索引起类病变的分子机制。1.在spl-1突变体中,类病变开始于老叶,然后逐步发展到幼叶。活性氧（ROS）的积累与类病变表型有关。因此,活性氧清除酶,如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）,起着重要的调节作用。在本研究中,组织化学染色显示,类病变的形成可能是由于细胞程序性死亡和过多的活性氧（ROS）积累所致。与野生型相比,突变体叶片的叶绿素含量明显降低,而且在spl-1中检测到的抗氧化物活性[超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）以及丙二醛（MDA）]也高于野生型。与野生型相比,突变体的丙二醛（MDA）含量普遍较高,表明细胞内的活性氧积累和叶绿素降解可能是导致细胞死亡和类病变形成的原因。二氨基联苯胺（DAB）和台盼蓝染色分析证实,spl-1突变体受到过敏反应的影响,并在坏死部位表现出明显的细胞程序性死表型。2.通过对两个组合（W82×spl-1和PI378692×spl-1）后代的遗传分析,发现spl-1突变体的表型是由一对单隐性基因控制的并命名为lm1。利用MutMap的方法,把控制spl-1突变表型的lm1基因初定位在04号染色体上,物理距离为3.15 Mb,并利用简单序列重复（SSR）标记进一步验证和精细定位。通过连锁分析把目的基因lm1 定位在 SSR 标记 BARCSOYSSR041429 和 BARCSOYSSR041435 之间,其物理距离约为76.23Kb,包含8个带注释的候选基因。qRT-PCR表达分析表明,在这8个候选基因中,只有和植物花青素蛋白同源的Glyma.04g242300基因,在spl-1突变体和野生型中表达水平有显著的差异。但是,对这8个候选基因的编码序列进行逐一测序分析表明spl-1突变体与其野生型之间没有核苷酸差异。3.转录组数据显示,在spl-1突变体和野生型叶片之间共有588个差异表达基因,在spl-1突变体中有198个基因表达上调,390个基因表达下调（log2比值≥2,q≤0.05）。差异表达基因的GO注释分为3类:分子功能,生物过程,细胞组分,其分别占49.30%,29.87%,20.83%。通过KEGG分析,差异表达基因分布在64个代谢途径中。在spl-1突变体中次级代谢途径和代谢途径富集到的差异基因最多分别是40个和34个。GO注释结果表明许多差异基因与水杨酸（SA）信号通路相关的病原菌诱导蛋白、先天免疫相关的LRR蛋白、热激蛋白（HSPs）、植物激素、离子通道调节器以及网格蛋白有关;和活性氧清除酶有关的基因表达量上调,光合作用有关的基因表达量下调。此外,许多差异表达基因是编码转录因子（TFs）和参与信号转导必需的调节蛋白。利用qRT-PCR来验证RNA-Seq数据的准确性,随机选取了 12个基因来分析基因的表达量,这些基因都是与类病变有关并且几乎涉及了所有重要的生物过程包括次级代谢,生物代谢和信号转导。根据目前所获得的研究结果,将有助于进一步阐明类病变形成的分子机制。