水稻纹枯病是我国水稻种植过程中最主要的防治对象之一,近年来,该病害在我国五大稻区大面积成灾流行,部分地区已超过稻瘟病成为首要病害。明确水稻纹枯病菌致病机制,完善水稻与纹枯病互作调控网络,开发水稻纹枯病绿色防控技术,对我国稻米生产及品质安全至关重要。本研究立足于水稻纹枯病菌致病性及寄主互作调控机制,通过比较丝核菌AG-Bb和AG1-IA融合群,分析了水稻纹枯病菌潜在的致病机制,挖掘了水稻与纹枯病互作调控因子,明确了AG-Bb融合群诱导水稻抗纹枯病的功能,主要研究结果如下:1.丝核菌AG-Bb和AG1-IA融合群菌株致病性测定结果表明,AG1-IA融合群菌株表现为强致病性,AG-Bb融合群菌株表现为低致病性或无致病性。AG1-IA融合群菌株的PG酶、PMG酶和Cx酶活性均显著高于AG-Bb融合群菌株。在接种过程中,AG1-IA融合群菌株PG2和Cx5基因的表达均呈先升高后降低的趋势,而AG-Bb融合群菌株的表达量未见明显变化。AG1-IA融合群菌株毒素产生量及致病性均显著高于AG-Bb融合群菌株。AG1-IA融合群菌株菌核分泌液具有致病性,果胶裂解酶可能是丝核菌AG1-IA融合群菌核分泌液的主要致病因子。2.通过Survey测序和Pac Bio测序技术获得了丝核菌AG-Bb融合群高质量基因组,比较了AG-Bb与AG1-IA融合群基因组差异。系统进化结果表明,双核丝核菌与单核丝核菌遗传距离较近,多核丝核菌不同融合群分为多个类群,单核丝核菌和双核丝核菌类群与多核丝核菌AG1融合群遗传距离较近。根据蛋白结构域注释,AG-Bb和AG1-IA融合群特异性分泌蛋白分别富集在枯草杆菌蛋白酶和果胶裂解酶家族。在碳水化合物酶基因注释中,AG1-IA融合群碳水化合物酶基因数量显著高于AG-Bb融合群,其中以糖基水解酶家族和糖基转移酶家族差异最大。在次生代谢产物基因注释中,AG-Bb与AG1-IA融合群占比最大的均为非核糖体肽合成酶和烯萜合成相关蛋白。3.利用转录组和蛋白组测序技术分析了丝核菌AG-Bb与AG1-IA融合群接种水稻的免疫响应差异,二者均可引起水稻防御基因PBZ1和PR1b的表达。AG-Bb融合群接种处理组显著富集的GO和KEGG通路主要为γ-谷氨酰环化转移酶活性、光反应修复、植物-病原菌互作、谷胱甘肽代谢、苯丙烷代谢、细胞壁形成和叶绿体功能等;AG1-IA融合群接种处理组显著富集的GO和KEGG通路主要为t RNA结合、线粒体调控、二萜生物合成、苯丙烷代谢、谷胱甘肽代谢和叶绿体功能等。Os Psb28、Os Psb Y、Os MPK4和Os EBF等基因在不同接种处理组中的差异表达可能是病原菌侵染的关键靶点。4.根据转录组数据和q PCR分析,明确了Os ZF8响应水稻纹枯病菌的侵染。构建了Os ZF8敲除和过表达水稻,突变体与野生型植株抗纹枯病表型结果表明,Os ZF8负调控水稻对纹枯病的抗性。在水稻纹枯病菌胁迫下,突变体与野生型植株中防御相关基因的表达量未发生明显变化或表达模式与抗病表型不相符,推测Os ZF8可能不是主要通过转录水平调控水稻对纹枯病的抗性,而是在蛋白水平行使调控功能。通过酵母双杂交和Bi FC验证筛选了Os ZF8互作蛋白PRB1。Os ZF8可有效抑制PRB1诱导的烟草细胞死亡。分子对接结果表明,PRB1与Os ZF8蛋白具有较强的结合效果,相比于PRB1蛋白,Os ZF8-PRB1蛋白复合体与麦角甾醇的结合能力显著AZD2281降低。5.丝核菌AG-Bb融合群菌丝及菌核分泌液接种可显著提高水稻对纹枯病的抗性,但对病原丝核菌AG1-IA融合群无直接抑制作用。菌核分泌液接种处理产生的诱抗效果早于菌丝接种处理,后期二者诱抗效果相当。丝核菌AG-selleck化学Bb融合群菌丝及菌核分泌液接种处理均可提高水稻叶片POD、CAT、SOD、PPO、PAL和GSH防御酶活性,诱导PAL1、PR1b、PR10和PBZ1抗性相关基因的表达。综上所述,本研究明确了细胞壁降解酶活性及相关基因表达、毒素产生量及分泌液致病性是水稻纹枯病菌的主要致病因子。糖基水解酶和糖基转移酶基因家族扩张是水稻纹枯病菌致病力形成的主要分子基础General Equipment。丝核菌AG-Bb融合群和AG1-IA融合群均可引起水稻免疫反应。进一步挖掘并解析了Os ZF8通过与PRB1蛋白结合,抑制PRB1蛋白与麦角甾醇的结合能力,负调控水稻对纹枯病抗性的分子机制。明确了丝核菌AG-Bb融合群可诱导水稻产生对纹枯病抗性的功能。研究结果可为进一步揭示水稻纹枯病致病因子、寄主互作调控模式以及绿色防控提供新的见解和研究方向。