大豆疫霉(Phytophthora sojae Kaufman&Gerdman)是大豆生产上危害非常严重的病原菌,它几乎可以侵染大豆各个发育时期,引起大豆根或茎腐烂病,造成全球每年约10-20亿美元的经济损失。在形态上,大豆疫霉同真菌相似,但在进化上却和硅藻与蓝藻关系较近,属于茸鞭生物界、卵菌门。除了大豆疫霉,卵菌还包括多种其它病原菌。因为常规的真菌杀菌剂对卵菌无效,无毒基因进化较快使得抗病育种难以长时间的应用等原因,生产上卵菌病害一般较难防治。有鉴于此,了解卵菌侵染的分子机制及其同植物的互作机理能为防治该类病害奠定理论基础。大豆疫霉菌由于具有基因组相对较小(100Mb)、分子生物学实验体系成熟、可以活体培养等优点,其基因组学与功能基因组学数据近年飞速积累,逐渐成为了研究卵菌病原菌的模式生物。大豆疫霉和其它卵菌能分泌大量的效应因子来促进其侵染与定殖。研究表明CRN基因家族是卵菌中一类定位于植物细胞质内的效应分子。因为致病疫霉(Phytophthora infestans)中该类效应因子能引起烟草的细胞死亡,而被命名为Crinkler and necrosis protein(CRN)。但在所有卵菌中,该类效应因子在侵染过程中的功能与分子机制基本没有进行过系统的研究。本研究首先采用生物信息学的方法对大豆疫霉CRN家族进行了分析,发现该基因家族为卵菌所特有；并且具有保守的LQLFLAK和HVLVVVP两个序列元件；同时,大豆疫霉中108个CRN基因之间相似性较高,其中多个基因在基因组中具有多个拷贝;进一步的转录组分析表明该家族基因比另外两类广为研究的RXLR效应因子和NLP家族蛋白具有更高的表达水平。利用PVX载体与烟草瞬时表达系统,我们对34个大豆疫霉CRN基因进行了功能分析。发现其中有3个CRN可以在烟草叶片上引起细胞死亡,它们分别是PsCRN63, PsCRN19-1和PsCRN191-1,另外的31个CRN不能引起细胞死亡,但其中一些CRN可以抑制由Bax, Avh241,PsojNIP,PsCRN63以及Avr3a+R3a引起的细胞死亡。虽然这些细胞死亡诱导子在烟草上引起细胞死亡的机制可能不相同,但CRN家族都可以抑制他们引起的细胞死亡,表明这些细胞死亡诱导子在信号通路上有相似之处。该研究结果显示CRN基因家族可能在大豆疫霉侵染寄主的过程中起到关键作用。PsCRN63和PsCRN115是两个序列非常相似的基因,它们的蛋白质序列同源性达到95.7%,但是他们的生物活性却截然相反：PsCRN63可以引起细胞死亡,而PsCRN115可以抑制细胞死亡。基因聚类分析发现,这两个基因属于第12组,该组基因具有明显的核定位信号,且表达量比其它的CRN更高,这组基因序列都非常相似,但除了PsCRN63和PsCRN115之外,其它的都是假基因。对PsCRN63和PsCRN115的功能进一步分析发现,核定位信号对于PsCRN63的诱导细胞死亡活性是必需的,但对于PsCRN115的抑制细胞死亡的活性却不需要；缺失突变实验证明,PsCRN63蛋白序列的133-425区域以及相对应的PsCRN115蛋白序列的132-424区域分别是它们的核心功能域；在该区域中,这两个CRN蛋白序列只有四个氨基酸的差异,点突变实验表明,PsCRN63蛋白序列的第329位的赖氨酸(K)是引起细胞死亡的关键氨基酸。基因枪实验表明,在大豆上,PsCRN63也可以引起细胞死亡,而且也可以被PsCRN115所抑制。PsCRN115还可以抑制由PsojNIP引起的细胞死亡。利用大豆疫霉转化体系对PsCRN63和PsCRN115在大豆疫霉中的功能做进一步的研究,获得了三个同时沉默PsCRN63和PsCRN11S基因的转化子,分别为T3,T20和T21。与野生型的P6497相比,这三个沉默突变体对大豆的致病性均显著降低,而且近一步研究发现,这三个突变体既不能抑制寄主植物的细胞死亡,也不能抑制植物的胼胝质沉积,表明这两个基因可能是大豆疫霉在侵染过程中抑制植物防卫反应的关键因子。