腐烂病是苹果产业中的重大真菌病害,其病原菌主要是子囊菌门的黑腐皮壳菌（Valsa mali）。腐烂病的广泛传播对苹果种植产业造成了严重的经济损失,为了深入探讨V.mali的侵染定植、感染致病及其防治策略,本研究通过V.mali的全基因组测序与比较基因组学分析,结合基因组代谢网络的模型预测,从基因组层面及其相关代谢通路预测着手,分析V.mali的侵染机制和致病机理,旨在为苹果树腐烂病的防治提供理论依据。研究的主要结果包括:1.成功分离出一株苹果树腐烂病菌,采用最大似然法构建系统发育树,初步鉴定为黑腐皮壳菌,将其命名为Valsa mali CCNW1,并通过第三代测序技术,获得了高质量的V.mali基因组序列,组装完成的基因组大小为42.35 Mb,包含有90个Scaffold重叠群,其N50值为1.12 Mb、L50值为13,基因组拼装的完整性评估度为99.2%,表明基因组信息相对完整,可用于后续基因组和比较基因组分析。2.全基因组数据分析表明,V.mali CCNW1中共鉴定出490个碳水化合物酶,其中,与纤维素降解相关的糖苷水解酶家族数量最多（254个）。基因组测序定位的致病基因筛选结果显示,致病效应基因的数量为17个,导致病原致病能力增强的基因数量为95个。抗生素抗性基因挖掘方面,仅鉴定出6个抗生素抗性基因。另外,在编码次级代谢产物的61个核心基因中,发现分泌植物毒素相关的基因数量为15个。3.比较基因组学分析结果发现,分析包括V.mali CCNW1在内的四株腐烂病原菌基因组的38537个直系同源基因差异,发现有30742个基因为四株腐烂病原菌所共有,V.mali CCNW1的特异性直系同源基因含有61个,这些基因编码的功能主要包括氧化还原酶活性、酰基转移酶活性、磷酸泛酰巯基乙胺结合、植物系统获得性抗性和应激反应相关等。通过分析次级代谢产物合成相关的核心基因,发现V.mali CCNW1中含有4个特有的次级代谢基因,主要参与编码环氯素、腐败菌素A、ilicicolin H、萘吡酮等致病毒素。基因组中转运蛋白分布差异表明,药物-质子反转运蛋白（Drug:H+Antiporter-1,DHA1）在腐烂病菌基因组中含量较多,尤其在V.mali CCNW1中的数量最多。对四种腐烂病菌碳水化合物活性酶（CAZymes）进行比较后发现,V.mali CCNW1中存在274个特异性CAZymes基因,V.mali CCNW1与V.pyri共有CAZymes基因的数量最多（112个）。四种腐烂菌中参与蛋白质糖基化的糖基转移酶相关的GT2家族数量比较接近,与木质纤维素降解相关的AA3、AA7家族,在V.mali CCNW1与V.pyri中显著扩张,与果胶降解相关的GH28家族在V.mali CCNW1、V.pyri、V.malicola中显著扩张。4.构建了V.mali CCNW1的全基因组代谢网络模型i VM854,模型共包含854个基因、1504个反应、1098个代谢产物。模拟了模型i VM854对碳源的利用情况,并进一步对i VM854模型进行了基因敲除模拟,以期预测V.mali CCNW1的生长与代谢靶点。通过单基因模拟敲除,共获得214个必需基因;通过双基因模拟敲除,获得了90个必需基因对,这些基因的功能主要集中在辅酶运输与生物合成过程与缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解。反应模拟敲除获得了375个必需反应,必需反应的功能主要集中在细胞氨基酸代谢过程,核苷酸分解代谢过程以及辅酶生物合成过程、脂肪酸的生物合成、萜类骨架生物合成等,在非必需反应中存在与纤维素降解相关的功能。综上,病原菌V.mali CCNW1由于其具有降解植物细胞壁的能力,因此在侵染宿主与获取营养方面表现出一定的能力;另外,病原菌自身还具备病原宿主互作表型的一些基因功能,通过分泌植物毒素、参与氮响应的毒力调控功能等方式途径,以发挥其致病能力。此外,V.mali CCNW1还通过产生一些核心基因编码的特异性次级代谢产物发挥毒性作用。Valsa spp.腐烂病原菌的转运蛋白也与病原菌侵染、生长和致病方面存在一定的联系,基因组代谢网络模型的模拟敲除结果也发现,对V.mali CCNW1生长构成严重威胁的一些必需基因与必需反应,在缺失这些基因与其反应受阻的情况下,V.mali CCNW1无法发挥其正常的生物学功能。本研究在基因组水平层面上,探讨了苹果树腐烂病菌的生物学功能与侵染宿主过程的机理,从而为有效防控苹果树腐烂病提供一定的理论依据。