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由专性活体寄生的芸薹根肿菌（Plasmodiophora brasicae Woronin）引起的根肿病属于世界范围内十字花科作物最严重的病害之一。根肿病会导致寄主植物根部肿大,从而终止植物对水分和养分的吸收,会导致植株萎蔫和生长发育迟缓,产量减少10%～15%。2015年第一个根肿菌基因组测序完成,为深入研究根肿菌的致病机理提供新的机会。根肿菌的休眠孢子壁中含有几丁质,而高等的动物和植物体内不含有几丁质,几丁质代谢相关酶类可以作为绿色农药的潜在靶标。根肿菌的基因组测序中发现,根肿菌中存在大量的几丁质代谢相关的基因,但是根肿菌中几丁质合成和水解过程没有报道。本研究聚焦于根肿菌的几丁质酶,主要的研究结果如下:（1）根肿菌中含有几丁质。WGA488荧光原位染色发现在根肿菌的整个生命周期都可以检测到几丁质的存在,表明几丁质的代谢在根肿菌的生长发育过程中十分重要;同时对休眠孢子中粗提的几丁质进行了傅里叶变换红外光谱FTIR,X射线衍射XRD和热重分析TGA的检测,根肿菌休眠孢子壁上的几丁质符合α-几丁质的特征,根肿菌休眠孢子中几丁质的含量大约为2.17%;商业化的几丁质酶可以直接降解根肿菌的休眠孢子。这些结果都表明原生动物根肿菌含有几丁质,暗示几丁质及其代谢相关的酶可以作为防控根肿病的靶标。（2）根肿菌Pb Chia1蛋白是一个有功能的几丁质酶。全基因组分析根肿菌ZJ-1的几丁质酶,16个为GH18家族几丁质酶,1个属于GH19家族,其中7个几丁质酶含有信号肽序列,可能具有分泌功能;根肿菌发育过程的转录组数据表明这17个几丁质酶基因的功能存在分化;系统进化树分析表明,13个几丁质酶与植物的几丁质酶基因亲缘关系很近,仅有2个与真菌的几丁质酶亲缘关系较近;利用LC-MS/MS技术,在发病严重的油菜根部总蛋白中筛选出15个几丁质酶,14个来源于寄主油菜,1个来源于根肿菌,基因编号为Plas B＿10400,命名为Pb Chia1;Pb Chia1基因大小为1203 bp,编码400个氨基酸,含有1个信号肽和GH18（Glyco＿18domain）结构域;利用酵母系统及烟草瞬时表达系统,证实Pb Chia1蛋白具有分泌功能;体外纯化的Pb Chia1蛋白,能够结合几丁质,具有几丁质酶活性,在37℃时酶的活性最高;Pb Chia1蛋白体外能降解根肿菌休眠孢子,抑制根肿菌休眠孢子的萌发,用该蛋白处理水培油菜根肿病,使根部根肿菌的含量显著下降,延缓根肿菌的发育,缓解油菜根肿病的根肿症状,生防效果为61.29%。（3）在植物中超表达Pb Chia1基因显示很强的抗病表型。为了鉴定Pb Chia1的应用潜能,我们获得3株超表达Pb Chia1的转基因拟南芥,L2、L3和L5转基因植株与对照植株在根、根毛、叶及种子的产量等表型上均无明显差异;可以使根肿菌在根毛细胞内或者根皮层细胞内的定殖率下降60%～75%;同时使根细胞内的根肿菌发育迟缓,显著缓解根部肿大的表型;转基因植株的防效可以高达62.3%,后期根肿病的存活率可以提高2.4倍,产量增加1倍;除了对根肿病显示很强的抗病性,超表达Pb Chia1植株对半活体营养型细菌丁香假单胞菌Pst.DC3000、死体营养型真菌核盘菌1980和立枯丝核菌的都显示很好的抗性。这些结果表明Pb Chia1有很好的应用前景。（4）超表达Pb Chia1植株抗病机制研究。对超表达Pb Chia1转基因植株的几丁质酶活进行了检测,超表达Pb Chia1转基因植株的几丁质酶活显著提高,并且Pb Chia1基因的表达量与抗病水平正相关;用能够诱导植物天然免疫反应的PAMPs flg22和chitin处理植物,超表达Pb Chia1植株可以增强ROS的爆发,MAPKs磷酸化激活也显著增强,早期免疫和晚期免疫相关的标志基因表达量也增强。这些都说明几丁质酶Pb Chia1超表达后,整个植物的免疫能力增强,为几丁质酶Pb Chia1蛋白的应用提供了理论支撑。（5）筛选获得2株具有生防根肿病潜力的木霉。从病田油菜根细胞内分离并鉴定了两株对根肿病有防治潜力的木霉菌株（Hz36,Trichoderma guizhouense;Hk37,T.koningiopsis）。贵州木霉Hz36的发酵液可以显著抑制根肿病菌休眠孢子的萌发,促进油菜种子的萌发和根长的生长。菌株Hz36对油菜根肿病的防效为44.29%,对拟南芥根肿病的防效达到52.18%,q PCR结果显示发病的油菜及拟南芥根部根肿菌含量显著降低,石蜡切片不仅显示出菌株Hz36处理组的根肿菌含量减少,并且根肿菌发育被延缓。菌株Hk37与菌株Hz36表现出相似的效果,菌株Hk37的分生孢子对十字花科作物油菜根肿病的防效高达57.30%,对十字花科拟南芥根肿病的防效达68.01%。上述结果表明菌株Hz36和Hk37都具备生防根肿病的潜能。综上所述,本文首次对根肿菌几丁质酶基因Pb Chia1进行了研究,解析了其生物学功能和转拟南芥植株的抗病表型。获得2株生防菌株,测定了其抗根肿病的表型,丰富了生物防治根肿病的微生物资源库。研究结果对根肿病的绿色防控提供了新的研究思路。