稻曲病已发展成为我国水稻的三大病害之一,不仅引起水稻产量损失,还产生毒素污染谷物,对我国粮食安全及食品安全造成严重威胁。随着稻曲病人工接种技术的改善,国内外对稻曲病菌的侵染机制进行了大量研究,极大地提高了对稻曲病菌侵染的认识。本研究使用GFP标记的菌株接种感病水稻品种晚籼98,在接种后逐日观察病菌的侵染进程及水稻各花器的发育情况,对稻曲病菌的侵染机制进行了探讨,同时对侵染阶段的稻曲病菌效应子进行了鉴定,最后评价了种子带菌不是稻曲病的主要初侵染来源,取得了如下研究结果:(1)使用GFP标记的菌株G2接种感病水稻品种晚籼98,在接种后逐日观察稻曲病菌的侵染进程及水稻各花器的发育情况,初步揭示了稻曲病菌对水稻的侵染是一种逐步侵染模式。使用体视荧光显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电镜和透射电镜,分别观察到稻曲病菌在水稻花器发育成熟前通过内外颖壳的缝隙进入谷粒,首先侵染水稻花丝,随后侵入柱头和花柱,偶尔能通过花柱到达子房。病菌侵染过程中,没有观察到吸器、侵染钉等侵染结构,且病菌只在寄主细胞间隙中生长。KI-I2染色试验和DAPI染色试验证明被侵染的水稻小穗中花粉发育明显受到抑制,子房受精受阻,无法继续发育且不能被KI-I2染色。然而,实时荧光定量PCR显示水稻中一些灌浆相关基因包括b ZIP转录因子、淀粉代谢相关基因和种子储藏蛋白基因在稻曲病菌侵染后被大量诱导表达,表现出与子房受精后类似的表达模式,表明病菌阻止水稻受精的同时,能模拟水稻的受精,以便获取水稻营养形成稻曲球。使用G2接种温敏雄性不育系品种Hua9s,在接种后第3 d用晚籼98的花粉对接种的稻穗进行人工授粉,探究病菌与受精子房之间的竞争。结果发现绝大多数授粉以后的子房都能继续发育成幼嫩的种子,表明稻曲病菌无法与成功受精的子房竞争,阐释了稻曲病菌侵入水稻小穗后首先侵染花丝,抑制花粉成熟的原因。本研究揭示的稻曲病菌逐步侵染模式以及病菌模拟水稻受精来劫持营养供应形成稻曲球的方式,代表了一种较新颖的病原菌与植物互作的生物学过程。(2)对水稻晚籼98接种稻曲病菌后第1 d、5 d和9 d的样品,以及相应对照用PSB接种的样品,共6个样品进行转录组测序分析。在3个侵染时期分别鉴定出89、308和3545个差异表达基因,并对其进行了GO富集分析和KEGG Pathway富集分析。GO富集分析结果显示接种后第9 d,上调基因主要富集在糖类代谢过程和一些调控相关过程。KEGG Pathway富集分析结果显示差异表达基因主要富集在糖类代谢和能量代谢这两大类,其中参与糖酵解和糖异生途径的差异表达基因在接种后第5 d和第9 d同时显著上调表达。另外,水稻糖转运蛋白OsSWEET家族中大部分基因在病菌侵染后都有不同程度的上调表达,尤其是接种后第9 d,OsSWEET1a、OsSWEET1b、OsSWEET4、OsSWEET5、OsSWEET6a、OsSWEET14、OsSWEET16和OsSWEET11-like都显著上调表达。选取OsSWEET5作进一步的研究,利用酵母单杂交技术筛选到3个与OsSWEET5启动子互作的稻曲病菌效应子Uv33、Uv46和Uv48,对候选效应子的转录组分析表明它们在稻曲病菌侵染过程中大量表达。此外,用酵母单杂交试验对效应子Uv33、Uv46和Uv48与OsSWEET5启动子的互作进行了体内验证。为了验证候选效应子是否具有分泌功能,采用p SUC2酵母分泌系统进行信号肽分泌功能验证,结果表明效应子Uv33、Uv46和Uv48的信号肽具有分泌功能。(3)为了研究种子带菌是否是稻曲病的一种主要初侵染来源,在2014、2015和2017年分别使用药剂多菌灵、三唑酮、福美双和生石灰对被田间稻曲球污染的水稻种子进行处理,随后在水稻苗期、分蘖期和孕穗期分别对水稻各组织取样,用稻曲病菌特异性PCR检测样品中是否携带稻曲病菌,并且在水稻成熟期调查田间稻曲病的发生情况。在苗期对水稻的芽和根进行PCR检测,发现处理组与对照组相比,稻曲病菌的检测率显著降低。然而,在水稻分蘖期对叶片、茎和根进行PCR检测,以及孕穗期分别对叶片、茎、穗和根进行PCR检测,发现各处理之间没有显著差异,最后在水稻成熟期的田间稻曲病调查分析也发现各种处理之间没有显著差异。结果说明种子带菌不是主要的初侵染来源。