桑树在我国有5000多年栽培历史,桑叶除用于养蚕外,还可用于制作桑叶菜,桑叶茶,桑叶饲料,药物等。桑炭疽病是一种严重的真菌病害,可使桑叶发生枯斑或全叶枯黄,秋季在产区发病率可达40%左右,甚至有的病叶selleckchem MK-1775率接近100%,对桑树产业造成严重危害。培育和种植抗性优良的桑树品种,是防治桑炭疽病最经济有效的方法。目前桑树对炭疽病抗病机理研究较薄弱,针对这一现状,本研究对桑炭疽病病原学、抗病性评价、抗感品种响应桑炭疽病菌侵染的过程、转录组和代谢组的变化进行分析,从而揭示桑树对炭疽病的抗性机理,加快桑树抗病基因的挖掘和抗病品种的培育,主要结果如下:1.自2018年从湖北省各地采集的发病桑树叶片进行菌种分离纯化得到14株炭疽菌,通过致病性测定,形态学和分子生物学鉴定,发现其中7株为隐秘炭疽菌(Colletotrichum selleck合成aenigma),4株为果生炭疽菌(C.fructicola),3株为胶孢炭疽菌(C.gloeosporioides)。隐秘炭疽菌菌株C1致病力最强,其次为胶孢炭疽菌,果生炭疽菌不致病。试验发现隐秘炭疽菌为桑炭疽病原菌,且为主要致病菌。根据桑炭疽病严重度分分级,并且以发病率和病情指数表示测定结果,将其对11份桑树品种进行了抗病性评价,获得了1份高抗材料浙杂1号。6份中抗材料,包括69×851、丰驰桑、桑特优2号、山东2020、塘10、粤桑51号。3份中感材料,包括桂桑5号、桂桑6号、桂桑优12。1份高感材料,桂桑优62。2.使用光学显微镜和扫描电镜观察隐秘炭疽菌侵染高抗品种浙杂1号和高感品种桂桑优62叶片上的过程,结果表明隐秘炭疽菌侵染抗、感桑树品种过程并无太大差异。在接种6 h后分生孢子开始萌发,并在孢子顶端或侧部生出芽管;接种24 h后,芽管顶部尖端膨大形成了椭圆形或不规则状的附着胞,附着胞逐渐变黑,胞质变得粘稠;接种48 h和72 h后,菌丝在叶面上呈纵横交错的排列,随后发生分支,并逐渐呈网状排列,有些菌丝的尖端生成了次级分生孢子。通过扫描电镜观察,隐秘炭疽菌可以通过孢子萌发形成芽管或芽管伸长异化成菌丝后从叶片表面侵入寄主,也可以通过附着胞生成的侵染钉侵入叶片,共两种侵入宿主方式。3.转录组学测序结果表明,接种桑树高抗和高感品种4个时期(0 h、24 h、48 h、96 h)共检测到25495个表达基因,桑树响应病原菌时期主要在接种处理后24 h,并且接种后各个比较组间基本表现出上调基因数目明显多于下调基因数目,表明桑树叶片更多的是通过基因的正调节来响应病原菌的侵染。抗感材料的差异表达基因涉及的主要信号通路为“植物与病原菌互作”、“类黄酮的生物合成”、“半萜类和三萜类生物合成”、“MAPK信号通路”、“植物激素信号转导”和“苯丙烷生物合成”等。本试验挑选了包括PR1、WRKY33、ZAT11、kiwellin、CNGC、JRL3、CHS、PAL、CYP73A和未鉴定蛋白共10个差异表达基因,进行q RT-PCR分析,结果发现与转录组测序结果趋势一致,说明转录组数据测序表达量可信。代谢组检测上述4个时间高抗和高感品种结果显示,获得865种代谢物,差异代谢途径主要涉及“苯丙烷化合物的生物合成”、“ABC运输工具”、“苯丙氨酸代谢”、“苯丙烷生物合成”和“类黄酮的生物合成”等。对转录组数据和代谢组数据进urine liquid biopsy行联合分析,发现“苯丙烷生物合成”和“类黄酮生物合成”代谢通路在桑树抗炭疽病过程中起重要作用。其中,代谢物苯丙氨酸、对香豆素基奎宁酸和无色花青素可能是桑树对隐秘炭疽菌侵染反应的重要代谢产物,PAL、COMT、4CL、CYP73A、CHS、FLS、DFR、LAR可能是其中起关键作用的基因。