水稻是世界上最重要的粮食作物,全世界一半以上的人口以稻谷为生。水稻在我国的种植面积常年稳定在3千万公顷左右,约占我国耕地面积的1/4。然而,在当前的防治水平下,水稻病害的发生严重影响着稻谷的产量,平均每年给我国造成200亿公斤的粮食损失。各类病害中,以稻瘟病的危害最为严重,每年给我国造成粮食减产约30亿公斤。稻瘟病广泛分布于全球各大稻区,每年给全世界造成的产量损失可养活6000万人口。目前,防治稻瘟病的主要措施是推广抗病品种和喷施化学农药。然而,由于稻瘟病菌在田间极易发生变异,抗病品种推广几年后就会产生新的致病型,常年喷施单一化学农药则会导致耐药性菌株的产生。稳定、持久地防治稻瘟病是人类面临的世界性难题,因此,迫切需要揭示新的致病机制,为选育广谱与持久抗稻瘟病的水稻品种提供理论基础,同时为开发高效与稳定的杀菌剂提供新的候选靶标。真核细胞中包含许多膜状的细胞器,各个细胞器之间正常的囊泡运输是维持其正常新陈代谢的前提。对小麦赤霉病的防控上,已有通过抑制囊泡运输大面积防控该类病害的先例。然而目前对稻瘟病的防控并没有相关的措施,本实验室前期的工作中,发现囊泡运输与稻瘟病菌的致病力之间存在一定的联系,但是具体机制还不清楚。本论文主要对调控囊泡运输的小G蛋白MoArf家族及其相关蛋白MoGga1与MoGlo3在稻瘟病菌生长发育和致病过程中的功能进行了全面的分析,研究结果如下:本文研究内容第一章在稻瘟病菌全基因组数据库中共鉴定和克隆到6个MoArf与MoArl（MoArf-like）蛋白（MoArf1、MoArf6、MoArl1、MoArl3、MoArl8 与 MoCin4）。对其进行生物学功能分析发现:MoArf6、MoArl1与MoCin4调控生长和有性生殖;MoArf6与MoCin4同时也参与产孢过程,MoArl3则调控生长;胞吞特异性染料FM4-64的染色结果表明,MoArf6、MoArl1、MoAr13与MoCin4参与调控胞吞作用;同时,我们推测MoArf1是一个不可缺少的蛋白,MoAr18则没有明显功能。进一步的研究揭示MoArl1与MoCin4通过调控对寄主的侵入以及在寄主细胞内的扩展而影响致病力。对其进行亚细胞定位观察发现MoCin4主要定位于细胞质,而MoArl1则以失活态与激活态两种形式循环于细胞质和高尔基体之间,并且这种动态循环过程是其功能正常发挥的必要条件。为了解析MoArl1定位于高尔基体的功能,本文研究内容的第二章通过免疫共沉淀以及蛋白质质谱测序鉴定到激活态MoArl1的结合蛋白MoGga1。进一步的酵母双杂交验证结果显示,剩余5个MoArf/MoArl中,激活态的MoArf1也与MoGga1相互作用。利用同源重组的原理,我们获得了 MoGGA1的缺失突变体,发现ΔMogga1与ΔMoarl1类似,胞吞作用延迟,致病力降低,同时,AMogga1产孢量降低以及分生孢子形态异常。进一步的研究揭示高尔基体上的MoArl1和MoArf1通过与MoGga1相互作用共同招募后者至高尔基体行使功能。当MoGga1的第208位异亮氨酸突变为天冬酰胺后不再与激活态的MoArl1及MoArf1相互作用,MoGga1的高尔基体定位也随着发生改变,且导致病原菌的致病力降低。前两章的研究结果表明小G蛋白MoArf以及接头蛋白MoGga1参与调控稻瘟病菌多个细胞生物学过程,但是对其上游的GEFs以及下游的GAPs等调控因子的功能尚不清楚。本文研究内容第三章鉴定到与酿酒酵母ArfGAP蛋白ScGlo3p同源的MoGlo3,并且证明MoGlo3能部分回补ScGlo3p的功能。进一步研究发现MoGlo3同样也定位于高尔基体,并且BoCCS功能域决定其定位。对ΔMoglo3突变体的表型分析表明MoGlo3参与调控稻瘟病菌的生长、产孢、非折叠蛋白反应以及清除寄主活性氧等过程。这些生物学功能的异常导致ΔMoglo3突变体附着胞膨压下降、致病力降低。最后,我们还发现GAP、BoCCS以及GRM功能域对MoGlo3功能的正常发挥是至关重要的。综上所述,MoArf家族及其相关蛋白MoGga1与MoGlo3在稻瘟病菌的生长发育和致病过程中发挥着至关重要的功能。其中,MoArl1、MoCin4、MoGga1和MoGlo3调控稻瘟病菌的囊泡运输以及致病力,推测这两个过程之间存在一定联系,但是具体调控机制还需要进一步的深入研究。至少,本研究以囊泡运输与致病力之间的联系为切入口,为控制稻瘟病的发生提供了新的思路。