恶疫霉致病性相关RXLR效应分子的克隆及功能分析

恶疫霉是一种寄主范围很广的植物病原卵菌，由它侵染引起的植物疫病是一种世界性分布的土传毁灭性病害，但目前国内外鲜有关于恶疫霉致病分子机制的研究报道。在卵菌无毒蛋白研究中发现的RXLR效应分子是一类由RXLR基序引导进入寄主细胞，调控寄主防卫反应，协助卵菌建立侵染定殖的外泌蛋白，在卵菌致病过程中起着非常重要的作用。本项目在前期工作获得11个恶疫霉RXLR基因的基础上，进一步筛选侵染相关过程中特异上调表达的RXLR基因，通过转录分析明确它们在恶疫霉生长发育和致病过程中的转录特征；在此基础上利用寄主诱导基因沉默技术干扰候选基因表达，分析突变体的致病性与生物学性状的变化；通过RACE克隆获得候选基因的全长cDNA序列，分析恶疫霉群体在进化选择压力下RXLR基因的变异情况。研究结果将首次明确RXLR效应分子在恶疫霉致病过程中的作用以及在进化压力下的变异情况，对理解恶疫霉致病性的分子基础具有重要价值。

恶疫霉（Phytophthora cactorum）是一种寄主范围很广的植物病原卵菌，由它侵染引起的植物疫病是一种世界性分布的土传毁灭性病害，常给许多种农作物的生产造成重大损失。然而，目前对恶疫霉拥有广寄主范围的机制以及致病机理了解甚少，因而尚无有效的植物疫病防治对策。类似无毒蛋白的RXLR效应分子是一类卵菌特有的、数量庞大的外泌效应蛋白，在卵菌与植物互作的过程中起着重要作用。因此，从研究RXLR效应分子的功能入手来解析恶疫霉的致病机制，可以为杀菌剂开发提供新的靶标。.本项目取得的结果如下：①在前期工作获得11个恶疫霉RXLR基因的基础上，本项目进一步利用RNA-Seq技术对5个恶疫霉生长发育阶段的转录组进行测序，获得了94个新的恶疫霉RXLR效应分子编码基因，其中43个含有完整的开放阅读框。②RT-PCR分析表明RXLR基因在恶疫霉生长发育以及侵染寄主阶段差异表达。③在本氏烟叶片上的基因瞬时表达分析发现4个RXLR基因能够激发植物的细胞死亡(PCD)，而大多数的RXLR基因能够抑制PCD，帮助病原菌侵染植物。④在来自不同地区和寄主的菌株中引起PCD的RXLR基因存在单核苷酸多态性。⑤首次建立了CaCl2-PEG介导的恶疫霉原生质体转化体系，获得了表达绿色荧光蛋白的转基因菌株。⑥恶疫霉RXLR效应分子U107349同时存在于辣椒疫霉、烟草疫霉菌株中，该基因的沉默导致疫霉菌丧失了对寄主的致病性。研究结果首次明确RXLR效应分子在恶疫霉致病过程中的作用，对理解恶疫霉致病分子基础具有重要价值。