由大斑刚毛座腔菌(Setosphaeria turcica)引起的玉米大斑病是世界玉米生产上的重要真菌性病害。迄今为止，对该真菌的遗传变异、生理分化、致病机制、发生规律及防治方法等已开展了大量研究。2013年3月全基因组序的完成为研究其分子进化、基因组成、基因调控、信号转导网络等方面奠定了坚实基础，也为后基因组时代的研究开辟了道路。转录因子是一种具有特殊结构、行使调控基因表达功能的蛋白质分子，深入研究玉米大斑病菌转录因子的生物学功能及其调控机制，对于全面诠释调控病菌生长发育及致病过程的分子机制意义重大。本实验室前期研究发现，黑色素的生物合成、HT-毒素和细胞壁降解酶的活性等均与玉米大斑病菌的致病性密切相关，并且受MAPK、cAMP、Ca2+等细胞信号转导途径所调控。本研究在此基础上，利用生物信息学、基因敲除、RNA-seq和实时荧光定量PCR等技术分析了玉米大斑病菌转录因子Stmr1与黑色素合成及病菌致病性间的关系，该研究不仅将深入阐释大斑病菌的致病机制，同时也为病害科学防控提供指导。具体研究结果如下:
　　(1)通过生物信息学分析发现，玉米大斑病菌转录因子Stmr1包含2个Cys2His2锌指结构域和1个Zn(Ⅱ)2Cys6双核簇，与Bmr1(水稻胡麻斑病菌转录因子)、Cmr1(玉米小斑病菌转录因子)亲缘关系最近，均为调控黑色素合成的转录因子;其编码基因StMR1与黑色素合成酶基因StPKS、St3HNR定位在同一条染色体上，位置比较邻近，连锁排列在26.9kb的范围内。利用基于同源重组的基因敲除技术，获得了大斑病菌转录因子StMR1基因敲除突变体△Stmr1。
　　(2)通过RNA-seq技术对突变体△Stmr1与野生型菌株的转录组进行分析，获得了1981个差异表达基因，其中910个基因表达量上调，1071个基因表达量下调;GO功能注释表明，参与生物过程(BP)的基因有1678个，参与细胞组分(CC)的有214个，参与分子功能(MF)的有730个;KEGG注释到279个通路，其中显著富集(p＜0.05)的通路为82个，这些通路与物质代谢、逆境胁迫及致病性密切相关;另外还发现，玉米大斑病菌野生型菌株和突变体中均存在可变剪切，其中边界模糊型单内含子保留发生的情况最多，最少的是边界模糊型多外显子跳跃，黑色素合成酶基因StPKS发生的是转录结束区域可变剪切类型的可变剪接。
　　(3)采用实时荧光定量PCR技术对黑色素合成途径中的6个合成酶基因(StPKS、St4HNR、St3HNR、StSCD、StLAC1、StLAC2)和转录因子基因StMR1在病菌分生孢子时期、芽管时期、附着胞时期、附着胞小孔时期、穿透时期、菌丝时期的表达情况进行了检测，结果发现，上述基因在病菌不同发育时期的表达量存在显著差异，其中StMR1、StPKS、StLAC1基因的表达规律一致。当StMR1基因缺失后，还原酶基因(St3HNR、St4HNR)、合成酶基因(StPKS)、脱水酶基因(StSCD)和漆酶基因(StLA C1、StLAC2)的表达量较野生型均极显著降低;表明转录因子通过调控黑色素合成酶基因的表达影响玉米大斑病菌黑色素合成。
　　(4)对突变体△Stmr1分析发现，突变体的黑色素生成量明显减少，附着胞不能穿透寄主表皮细胞、分生孢子产生能力和HT-毒素活性丧失，对逆境、细胞壁干扰物质、杀菌剂更加敏感，这些因素是突变体较野生型的侵染效能和病斑扩展能力显著下降的主要原因;进一步从RNA-seq测序数据中筛选出与黑色素合成相关基因37个，分生孢子产生相关基因16个，MAPK、cAMP和Ca2+3个信号途径基因共21个，菌丝生长相关基因39个;与致病相关的胞壁降解酶、膜转运蛋白及分泌蛋白编码基因表达均明显下调，表明StMR1对致病性有直接或间接的调控关系。