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由致病疫霉引起的马铃薯晚疫病是马铃薯生产中的毁灭性病害。培育抗晚疫病品种成为马铃薯育种的主要目标之一。致病疫霉是目前已知基因组最大的卵菌，编码超过500个RXLR类效应分子，它们通过抑制寄主的多重防卫反应，或劫持植物感病因子，为入侵和增殖创造合适的环境。本研究针对RXLR效应分子在非寄主植物龙葵上的识别和马铃薯抗病基因的体外修饰，开展了两部分工作，取得以下研究结果： 1.以晚疫病菌A1融合群黑龙江分离菌株（HLJ）为模板，合作构建包含251个RXLR效应分子的基因库。通过瞬时表达系统，筛选到三个特异性引起龙葵（SN022）过敏性坏死反应（HR）的候选无毒基因并开展了功能研究：（1）PITG_16245.2。PITG_16245.2在致病疫霉侵染马铃薯活体营养阶段被显著上调表达，在马铃薯和本氏烟中超量表达该基因能够下调寄主的防卫相关基因的表达，影响寄主的正常生长并促进感病；PITG_16245.2在11个致病疫霉菌株中均有同源序列，其中6个同源序列丧失在SN022上激发HR能力，结合基因定点突变分析发现，其第53、66、70和78位的氨基酸是决定HR发生的关键位点，这些位点的变化并不影响其在马铃薯内促进感病的功能；筛选马铃薯接种致病疫霉HLJ的酵母cDNA文库，鉴定StPR4b能够与PITG_16245.2HLJ互作，并作为植物免疫的正调控因子；StPR4b和PITG_16245.2HLJ共表达能够引导StPR4b由细胞质向细胞膜聚集，并阻止PITG_16245.2HLJ进入寄主细胞核，提高寄主对致病疫霉的抗性。（2）PITG_20301.2。其属于Avrblb2家族，在侵染龙葵时被下调表达；PITG_20301.2在14个卵菌菌株中均存在同源基因，氨基酸一致性超过90%；共鉴定出6个序列特异性的同源序列，其中有2个在龙葵上不能激发HR，结合回复突变发现，第42位的氨基酸是在龙葵上激发HR的关键位点；在马铃薯和本氏烟中超量表达PITG_20301.2也下调防卫相关基因的表达，促进感病并影响本氏烟的正常生长；PITG_20301.2抑制寄主的PTI和ETI，在本氏烟上抑制NIP、Avh238和Avh241激起的HR。（3）PITG_04194.1。14个卵菌菌株中存在四种同源序列，均能在龙葵上激发HR；PITG_04194.1也能够抑制寄主的PTI和ETI，在本氏烟上抑制BAX,NIP,Avh238和Avh241激起的HR，在马铃薯中下调防卫相关基因的表达，促进致病疫霉的定殖。 2.为探索PR4b如何影响龙葵对候选无毒基因的识别，分析龙葵与马铃薯中该基因的序列差异，发现SnPR4b与StPR4b高度同源，只存在一个氨基酸位点的差异，均能和无毒基因互作。研究还揭示，PITG_16245.2HLJ、PTIG_04194.1HLJ和PTIG_20301.2HLJ均能够与SnPR4b直接互作。利用病毒介导的基因沉默技术在龙葵SN022上沉默SnPR4b能够抑制上述三个无毒基因激发的HR，表明SnPR4b是一个非寄主识别效应分子的关键基因。龙葵SN008不能识别三个候选无毒基因，检测发现SnPR4b在SN022和SN008中氨基酸序列完全一致。但SnPR4b在SN022和SN008中亚细胞定位显著不同，并且在SN022中的表达量显著高于在SN008中，这可能是SnPR4b识别候选效应分子的关键机理。 3.鉴定了SnPR4b与SnLRR1的相互互作，在SN022中沉默SnLRR1基因能够降低PITG_16245.2在龙葵中激发的HR，而不影响PITG_20301.2和PITG_04194.1激发的HR。将三个候选无毒基因与SnPR4b和SnLRR1在本氏烟上共表达，发现只有含PITG_16245.2的组合能激发HR。说明SnLRR1参与龙葵识别候选无毒基因的路径，是SnPR4b的下游基因之一。SnLRR1在SN022和SN008中只有两个氨基酸位点的差异，这些差异不影响SnLRR1SN008与SnPR4b的互作。但SnLRR1在SN022中的表达量要显著高于SN008。 4.特异性识别RXLR类效应分子的抗病基因是抗晚疫病品种培育的关键。目前，抗病基因多通过传统的基因克隆方法，费时耗力，且多识别1-2个RXLR效应分子，介导对部分菌株的抗性，抗病谱窄且容易被病原菌的进化所克服。基于上述SnPR4b和SnLRR1通过适量增强转录表达改变抗性识别的机制，我们尝试改变已克隆抗病基因表达的策略，改造新抗病基因并研究其抗性。利用前期克隆的一个只对少数马铃薯晚疫病菌株具有弱抗性基因Rpi-mcq1.2，通过分子改造将Rpi-mcq1.2与另一个基因Rpi-Vnt1.1启动子融合，形成一个新的马铃薯晚疫病抗病基因Rpi-OM1.2。转Rpi-OM1.2基因的马铃薯植株相对于内源启动子驱动表达的Rpi-mcq1.2，表达量有1.2倍左右的提高且不影响其它农艺性状。并且，Rpi-OM1.2转基因马铃薯对晚疫病抗性显著增强，抗病谱显著拓宽。为探索抗病机理，利用共表达策略筛选前文RXLR基因库，在本氏烟上共筛选到6个效应分子能够与Rpi-OM1.2识别引起HR，而Rpi-mcq1.2只能识别其中2个候选无毒基因。其中，六个候选效应分子间没有明显的同源性，说明改造的抗病基因Rpi-OM1.2能够同时监测多个效应分子，这可能是其广谱抗病性的基础。 综上所述，本研究鉴定了3个在非寄主龙葵上激发HR的RXLR效应分子，并解析了PITG_16245.2-SnPR4b-SnLRR1的互作识别机理，为RXLR效应分子的新应用提供了方向。同时，通过提高弱抗病基因表达量的遗传改造，成功创制新的抗性强、抗谱广且无不良影响的新基因，为晚疫病的防控和抗病品种的培育提供新思路。