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大豆疫霉(Phytophthora sojae)是危害大豆生长的主要病原菌之一,能够引起大豆根腐病,每年给全球的大豆主产造成了巨大的经济损失。大豆疫霉营养体的菌丝形态与真菌类似,但在进化上却更接近褐藻、硅藻等藻类,隶属于茸鞭生物界(或藻物界)。这种进化上的差别使得疫霉菌与真菌在基因组演化、生理结构、代谢过程及侵染方式等方面存在很多差异,许多真菌杀菌剂在卵菌中缺少对应的作用靶标。因此,研究疫霉菌的功能基因是发掘药剂新型特异靶标、发展卵菌药剂防控技术的重要基础,对保障我国大豆生产安全具有重要意义。大豆疫霉在其生活史周期中具有几个重要的发育阶段,如:营养菌丝、孢子囊、游动孢子、休止孢和卵孢子等。在这些阶段中,有性孢子和无性孢子形成,分别释放卵孢子和游动孢子,是疫霉菌在田间越冬以及病害传播扩散的关键发育途径。卵孢子具有较厚的细胞壁和较强的能量储存能力,可以帮助病原体在长时间内克服恶劣的外界环境条件。从孢子囊释放的游动孢子则可以通过土壤(的自由水)或气流扩散传播,游动孢子在水中具有运动性和趋化性,可以帮助自身快速找到宿主。为了探究大豆疫霉生长发育及致病过程中相关基因的生物学功能,本文主要对筛选到的编码bZIP转录因子和Puf家族RNA结合蛋白的两个基因分别开展了以下研究:大豆疫霉bZIP转录因子PsBZPc14的基因功能研究:实验室前期在大豆疫霉的基因组中已发现有71个bZIP转录因子编码基因(是植物病原真菌的2-3倍),其中包括一大类卵菌特异的新型bZIP转录因子。为了解这些转录因子的生物学功能,发掘病害防控的特异新型分子靶标,本研究利用CRISPR/CAS9介导的基因敲除,对其中一个在侵染过程中高表达的C-R类新型bZIP转录因子PsBZPc14进行基因功能研究。经转化子筛选,以及转化子在菌丝生长、游动孢子囊发育、游动孢子释放、休止孢萌发和对大豆黄化苗下胚轴的侵染等方面的表型分析,发现PsBZPc 14敲除突变体在菌丝生长和无性发育过程并无明显差异,但其游动孢子对大豆黄化苗下胚轴的侵染能力显著下降。该结果初步表明PsBZPc14是参与大豆疫霉致病过程的一个重要调控因子,也揭示了卵菌(特别是疫霉菌)特异进化的C-R类新型bZIP转录因子对于该类微生物具有重要生物学功能。大豆疫霉RNA结合蛋白PsM90的基因功能研究:在大多数真核生物中,RNA结合蛋白可以影响mRNA的稳定性、翻译和定位,从而介导基因表达的转录和转录后调控过程。其中,Puf家族(Pumilio和FBF)RNA结合蛋白在大多数真核生物中高度保守,可以调节真核生物的许多生物学过程,包括干细胞控制、发育模式、神经功能和细胞分化等。本研究从大豆疫霉克隆了一个编码Puf家族RNA结合蛋白的基因,命名为PsM90。利用CRISPR/CAS9介导的基因敲除,对PsM90进行基因功能验证。结果表明,PsM90敲除突变体的卵孢子产量减少至野生型的32%,卵孢子壁明显变薄,卵孢子中的细胞器未能正常分化;游动孢子对大豆黄化苗下胚轴的致病力有所下降。此外,PsM90的敲除不影响营养菌丝生长、孢子囊发育、游动孢子释放和休止孢萌发等生物学性状。上述结果揭示了PsM90是大豆疫霉有性发育等过程的重要相关基因,为深入揭示卵菌中卵孢子发育这一独特生物学过程的分子调控机制奠定了基础。CRISPR/Cas9介导的基因组编辑技术实现了对大豆疫霉的基因敲除,显著促进了对大豆疫霉的功能基因组学研究。本研究利用基于大数据的反向遗传学方法,对多个大豆疫霉候选功能基因进行了筛选,鉴定了可能参与致病过程调控的新型bZIP转录因子PsBZPc14编码基因和显著影响卵孢子发育乃至致病性的Puf家族RNA结合蛋白PsM90编码基因,揭示了转录因子介导的转录调控与RNA结合蛋白介导的转录后调控,均在大豆疫霉的生长发育与致病过程发挥重要功能,该结果也为深入探究相关的分子调控机制提供了重要线索。