卵菌是一类进化上不同于真菌的特别的丝状真核微生物,包括能在植物上引起严重病害的多种疫霉菌、部分霜霉菌和大量腐霉菌。其中的致病疫霉菌（P.infestans）、大豆疫霉菌（P.sojae）和辣椒疫霉菌（P.capsici）都会在不同农作物上引起毁灭性病害,对农业生产造成严重威胁。随着多个疫霉菌基因组测序的完成,发现疫霉菌基因组编码大量的在N端含有负责转运的保守基序而在C端序列高度变异的效应蛋白,主要包括RXLR和CRN效应蛋白。仅辣椒疫霉菌基因组就编码有357个RXLR候选效应蛋白。研究表明效应蛋白在疫霉菌侵染植物过程中起着关键性作用,然而绝大多数效应蛋白的功能还不清楚。对疫霉菌效应蛋白植物靶标的研究,有助于对疫霉菌侵染植物机理的了解和植物免疫系统的认识,为疫霉菌病害防控提供新的思路和方法。PiAvr3a是来自致病疫霉菌的典型RXLR效应蛋白,既可以抑制由INF1引发的坏死反应,也可被马铃薯抗病蛋白R3a识别而引起过敏性抗病反应。基因组序列分析发现在辣椒疫霉菌和大豆疫霉菌中都存在多个与PiAvr3a相似的RXLR分泌蛋白,其中包括大豆疫霉菌的无毒蛋白PsAvr1b。已有研究发现多个序列与PiAvr3a相似的效应蛋白既不抑制INF1引发的细胞死亡也不能被抗病蛋白R3a识别。以这些疫霉菌中序列保守但功能分化的Avr3a效应蛋白为研究对象,通过鉴定和分析它们的作用靶标解析其功能。获得了如下研究成果:1.从辣椒疫霉菌中克隆得到多个PcAvr3a效应蛋白基因,包括PcAvr3a1、PcAvr3a3、PcAvr3a5、PcAvr3a11、PcAvr3a12、PcAvr3a14和PcAvr3a15。序列比对和烟草瞬时表达分析,表明它们在序列上与PiAvr3a高度相似,在功能上与PiAvr3a不同。这些PcAvr3a蛋白既不影响R3a对PiAvr3a的识别也不能在多个国内普通烟上引发坏死反应。2.其中,PcAvr3a12是一个在辣椒疫霉菌侵染拟南芥早期上调表达的效应基因。通过酵母双杂交、免疫共沉淀和双分子荧光互补技术,证明内质网定位蛋白FKBP15-2被PcAvr3a12靶向。遗传分析实验表明植物靶标FKBP15-2在疫霉菌侵染植物发挥抗病作用。体外PPIase活性检测和FKBP15-2的PPIase活性减弱的突变体的接菌实验表明FKBP15-2具有PPIase活性并且PPIase活性是其发挥抗病功能所需要的。进一步的体外实验表明PcAvr3a12可以直接抑制PPIase的活性。通过实时荧光定量PCR实验,TM处理和辣椒疫霉菌接种后,FKBP15-2参与内质网应激并部分影响内质网应激介导的植物免疫。3.在酵母中,进一步的互作检测表明PcAvr3a1也能与FKBP15-2互作。然而,植物表达Pc Avr3a1时既没有检测到它的毒性功能又没有发现PcAvr3a1能显著抑制FKBP15-2的PPIase活性。4.酵母双杂交结果表明在细胞质和细胞核中都有分布的FKBP20能与PcAvr3a1、PcAvr3a3、PcAvr3a12、PcAvr3a14、PcAvr3a15和PiAvr3a^EM互作。实时定量PCR分析则显示FKBP20在辣椒疫霉菌侵染早期微弱上调表达。综上所得,利用疫霉菌-拟南芥互作模式系统和生物化学、分子生物学、细胞生物学和遗传学等分析方法,发现辣椒疫霉菌分泌的PcAvr3a12效应蛋白可以靶向寄主植物内质网应激相关蛋白FKBP15-2并通过抑制其PPIase活性来抑制植物免疫反应。这也提示了植物内质网应激相关蛋白作为病原菌效应蛋白的作用靶标,在植物对疫霉菌的抗病反应中起重要作用。通过分析FKBP家族成员和Avr3a家族成员的互作关系,我们还发现了FKBP20是被多个Avr3a家族蛋白靶向的潜在植物靶标。