水稻作为世界上最重要的粮食作物之一,其高产、稳产、优质、机械化的生产目标一直受到病虫害的制约。2021年,预计一类农作物病虫害呈重发态势,全国发生面积14.28亿亩次,其中稻瘟病发生面积6500万亩次。抗性品种的选育是稻瘟病害流行时减少产量损失的有效策略,研究发掘与稻瘟病抗性有关的基因对于水稻生产具有重要意义。植物中,糖类化合物不能独立的跨生物膜系统进行运输,需要相应的糖转运蛋白协助。前人对STP家族功能的研究中,STP13和STP13-like基因在免疫中发挥着重要的作用,如过表达拟南芥At STP13能增强对死体营养性病菌的抗性,小麦Lr67能实现三种条锈和白粉病的部分抗性。本实验室在前期稻瘟病抗感转录组分析中筛选到一个糖转运蛋白OsMST4（Os STP4 LOC＿Os03g11900.1）,同拟南芥At STP13和小麦Lr67归于一类,即STP13-like。为了验证该蛋白在水稻真菌性病害抗性方面的作用,本论文以OsMST4基因为研究对象,以野生型日本晴材料为背景构建敲除与过表达的转基因株系,并对转基因株系进行稻瘟病抗性以及非生物因素胁迫鉴定,验证OsMST4基因在水稻中的表达与功能。主要结果如下:1、OsMST4基因CDS全长1548 bp,含有4个外显子,编码一个由515氨基酸组成的单糖转运蛋白。产物含有12个跨膜螺旋,第6和第7个中间有一个较大的胞质环。OsMST4基因表达受稻瘟病菌侵染诱导,稻瘟病侵染诱导后12-36 h高表达。2、水稻STP家族成员有28个,聚类分析表明,仅有OsMST4、Lr67和At STP13最为相近,序列比对OsMST4与Lr67具有96.39%的相似性,具有很高的的保守性。利用The Protter对OsMST4结构特征的预测,发现其跨膜结构的特征与Lr67极为相似,都具有12个跨膜螺旋,说明STP家族基因存在进化保守的特征。3、OsMST4基因表达蛋白定位于细胞膜,该基因在水稻的不同组织中均有表达,但不同器官表达水平存在显著差异,在水稻叶片结构中表达量最高。4、以野生型日本晴材料为背景,利用CRISPR-Cas9基因编辑技术将OsMST4基因选取一个35 nt的特异性靶点进行定点敲除,并将OsMST4编码序列插入到双元载体PHB中（2×35S驱动）,构建过表达载体,获得转基因植株。5、离体接菌试验中病斑长度和稻瘟病真菌生物量检测结果表明:OsMST4敲除株系的发病情况比过表达株系严重,野生型日本晴材料发病情况介于两者之间。说明OsMST4蛋白能够介导水稻对稻瘟病的免疫反应,提高抗性,其抗性强弱与OsMST4基因表达量相关。6、OsMST4基因能调节病程相关的基因（PR基因）的表达,激发水稻对稻瘟病的基础免疫反应,增强抗性。7、PEG、Na Cl模拟逆境胁迫和ABA激素处理结果表明:OsMST4基因敲除和过表达均不能导致株高和根长的变化,说明OsMST4基因并不参与干旱胁迫、盐胁迫和ABA等非生物胁迫免疫反应。综合以上实验结果,可以看出,OsMST4基因的表达量对水稻稻瘟病的抗性具有正调控作用。