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由致病疫霉(Phytophthora infestans)引起的马铃薯晚疫病是马铃薯生产中最具危害性的病害。致病疫霉能够分泌效应子促进侵染寄主植物并在寄主植物内定植。通过效应子研究病原菌的致病及与植物的互作机制在理论上有助于理解病原菌的致病机理，在实践中有助于抗病品种的开发和布局。本研究通过对RxLR基因PITG-14788和PITG-19831功能的研究，以期进一步明确RxLR类效应子在致病过程中的作用。同时，通过已知的无毒（Avr）效应子对马铃薯品种中的抗病基因（R）组成情况进行快速鉴定并分析致病疫霉群体中无毒基因的分布频率可以更好的指导抗病品种合理布局，辅助马铃薯晚疫病防控。具体研究结果如下:
1.初步分析了RxLR基因PITG-14788和PITG-1983I的功能。通过序列分析发现PITG-I4788和PITG-19831都含有RxLR结构域且N端都含有信号肽，PITG-14788预测有2个功能域，而PITG-19831并且没有预测得到结构域和活性位点。PITG-14788和PITG-19831基因在致病疫霉侵染马铃薯过程中均上调表达，其中PITG-14788基因在接种12h后表达量达到最大值，而PITG-19831在接种24h时表达量达到了最大值。含有PITG-14788和P1TG-19831基因的重组质粒注射本氏烟和马铃薯叶片后，PITG-14788可诱导本氏烟和马铃薯品种冀张薯8号的叶片产生过敏性坏死反应，而PITG-19831仅可诱导马铃薯品种陇薯6号的叶片产生过敏性坏死反应。在本氏烟中注射含有PITG-14788和PITG-19831基因的重组质粒24h后接种致病疫霉发现，PITG-14788和PITG-19831均可促进致病疫霉对本氏烟的侵染。利用绿色荧光标签对PITG-14788和PITG-19831进行亚细胞定位显示PITG-14788和PITG-19831均定位在细胞核和细胞质中。在本氏烟中表达PITG-14788后，SA、JA和ET信号途径中的指示基因PR2b、LOX和ERF1均显著上调表达;表达PITG-19831后SA和ET信号途径中的指示基因PR2b和ERF1均显著下调表达，而JA途径的指示基因LOX则上调表达。瞬时表达PITG-14788和PITG-19831后，均会引起植物细胞坏死和植物抗病相关的信号传导途径，因此，推测PITG-14788和PITG-19831很可能是候选无毒基因。但是2个基因在致病疫霉侵染的不同时期上调表达，引起不同植物的细胞坏死，并且调控的信号途径不同，很有可能是在蛋白结构上的差别导致致病疫霉在侵染寄主植物时发挥不同功能的原因。
2.明确了29个马铃薯品种（品系）抗晚疫病基因（R）组成并与抗病性相关。本文通过农杆菌介导的瞬时表达技术，在29个马铃薯品种叶片上分别瞬时表达8个致病疫霉无毒基因(Avr)来鉴别相应的抗病基因（R）。结果表明，品种间R基因组成各异，平均每个品种含有4个R基因。同时，不同R基因在品种中的分布频率也不同，抗病基因RI(76％)、Rpi-blb1(66％)和Rpi-blb2(66％)在品种中分布较普遍;而含抗病基因R3b(45％)、R4(38％)和Rpi-vnt1(38％)的品种较少。此外，品种中所含R基因的个数和品种室内抗性程度呈显著正相关(r=0.9156，P=0.0291)，表明品种中R基因的数量与品种室内抗病性正相关。
3.明确了中国东北、华北和云南地区致病疫霉无毒基因的群体分布。本文利用PCR方法测定了2013-2017年中国东北、华北（黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北）和云南6个地区共480株致病疫霉中9种无毒基因（Avr1、Avr2、Avr3a、Avr3b、Avr4、Avrblb1、Avrblb2、Avr-vnt1、Avr-smiral1）的频率。结果显示，东北、华北地区致病疫霉群体无毒基因的频率都比较高而且在不同群体中稳定存在，频率在0.82到0.99之间，并且9个无毒基因的GST值均小于0.03，基因的分化程度很小。9种无毒基因在东北、华北致病疫霉群体中存在39种组合类型，其中26种基因类型只出现一次。东北、华北地区5个致病疫霉群体的Shannon指数、无毒基因的复杂度均没有显著差异。云南致病疫霉群体与东北、华北致病疫霉群体之间的基因交流程度较低、分化程度高。群体间复杂度和群体间地理距离呈极显著负相关(r=0.835，P＜0.001);采样地点地理因素以及不同群体无毒基因的复杂度的相关性分析表明，不同群体无毒基因的复杂度与采样地区年平均温度（r=0.8272，P=0.0422）、年降水量（r=0.8713，P=0.0238）均呈现显著负相关。表明东北、华北致病疫霉群体无毒基因分布无显著性差异，但是致病疫霉群体分布与采样点的温度和降水具有相关性。通过分析一些马铃薯品种（品系）中抗病基因和致病疫霉群体中无毒基因组成，可以更好的合理合理布局。
1.初步分析了RxLR基因PITG-14788和PITG-1983I的功能。通过序列分析发现PITG-I4788和PITG-19831都含有RxLR结构域且N端都含有信号肽，PITG-14788预测有2个功能域，而PITG-19831并且没有预测得到结构域和活性位点。PITG-14788和PITG-19831基因在致病疫霉侵染马铃薯过程中均上调表达，其中PITG-14788基因在接种12h后表达量达到最大值，而PITG-19831在接种24h时表达量达到了最大值。含有PITG-14788和P1TG-19831基因的重组质粒注射本氏烟和马铃薯叶片后，PITG-14788可诱导本氏烟和马铃薯品种冀张薯8号的叶片产生过敏性坏死反应，而PITG-19831仅可诱导马铃薯品种陇薯6号的叶片产生过敏性坏死反应。在本氏烟中注射含有PITG-14788和PITG-19831基因的重组质粒24h后接种致病疫霉发现，PITG-14788和PITG-19831均可促进致病疫霉对本氏烟的侵染。利用绿色荧光标签对PITG-14788和PITG-19831进行亚细胞定位显示PITG-14788和PITG-19831均定位在细胞核和细胞质中。在本氏烟中表达PITG-14788后，SA、JA和ET信号途径中的指示基因PR2b、LOX和ERF1均显著上调表达;表达PITG-19831后SA和ET信号途径中的指示基因PR2b和ERF1均显著下调表达，而JA途径的指示基因LOX则上调表达。瞬时表达PITG-14788和PITG-19831后，均会引起植物细胞坏死和植物抗病相关的信号传导途径，因此，推测PITG-14788和PITG-19831很可能是候选无毒基因。但是2个基因在致病疫霉侵染的不同时期上调表达，引起不同植物的细胞坏死，并且调控的信号途径不同，很有可能是在蛋白结构上的差别导致致病疫霉在侵染寄主植物时发挥不同功能的原因。
2.明确了29个马铃薯品种（品系）抗晚疫病基因（R）组成并与抗病性相关。本文通过农杆菌介导的瞬时表达技术，在29个马铃薯品种叶片上分别瞬时表达8个致病疫霉无毒基因(Avr)来鉴别相应的抗病基因（R）。结果表明，品种间R基因组成各异，平均每个品种含有4个R基因。同时，不同R基因在品种中的分布频率也不同，抗病基因RI(76％)、Rpi-blb1(66％)和Rpi-blb2(66％)在品种中分布较普遍;而含抗病基因R3b(45％)、R4(38％)和Rpi-vnt1(38％)的品种较少。此外，品种中所含R基因的个数和品种室内抗性程度呈显著正相关(r=0.9156，P=0.0291)，表明品种中R基因的数量与品种室内抗病性正相关。
3.明确了中国东北、华北和云南地区致病疫霉无毒基因的群体分布。本文利用PCR方法测定了2013-2017年中国东北、华北（黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北）和云南6个地区共480株致病疫霉中9种无毒基因（Avr1、Avr2、Avr3a、Avr3b、Avr4、Avrblb1、Avrblb2、Avr-vnt1、Avr-smiral1）的频率。结果显示，东北、华北地区致病疫霉群体无毒基因的频率都比较高而且在不同群体中稳定存在，频率在0.82到0.99之间，并且9个无毒基因的GST值均小于0.03，基因的分化程度很小。9种无毒基因在东北、华北致病疫霉群体中存在39种组合类型，其中26种基因类型只出现一次。东北、华北地区5个致病疫霉群体的Shannon指数、无毒基因的复杂度均没有显著差异。云南致病疫霉群体与东北、华北致病疫霉群体之间的基因交流程度较低、分化程度高。群体间复杂度和群体间地理距离呈极显著负相关(r=0.835，P＜0.001);采样地点地理因素以及不同群体无毒基因的复杂度的相关性分析表明，不同群体无毒基因的复杂度与采样地区年平均温度（r=0.8272，P=0.0422）、年降水量（r=0.8713，P=0.0238）均呈现显著负相关。表明东北、华北致病疫霉群体无毒基因分布无显著性差异，但是致病疫霉群体分布与采样点的温度和降水具有相关性。通过分析一些马铃薯品种（品系）中抗病基因和致病疫霉群体中无毒基因组成，可以更好的合理合理布局。