疫霉菌(Phytophthora)隶属于卵菌,可以引起植物的严重病害,被称为植物的"毁灭者"。辣椒疫霉(Phytophthora capsici)是其中一个重要的种,自1922年在墨西哥发现以来,一直以来都是农业生产面临的巨大的威胁。据统计,每年由辣椒疫霉造成的经济损失达数十亿美元。因辣椒疫霉寄主范围广泛、可侵染模式植物拟南芥和本氏烟、便于操作等,已经成为卵菌研究的重要模式种。RxLR效应子是近年被广泛研究的一类的胞内效应子。卵菌几乎所有病原菌在与寄主互作过程中,都向寄主细胞分泌大量RxLR效应子干扰寄主植物细胞的正常生理代谢和功能,据统计辣椒疫霉向寄主分泌的RxLR效应子已鉴定到200多个。对这些效应子的功能和毒性机制的研究对防治辣椒疫霉病害意义重大。辣椒疫霉中PiAvr3a同源基因的鉴定与功能分析:致病疫霉菌的RxLR效应子PiAvr3a可以通过调节寄主植物的E3泛素连接酶CMPG1蛋白质的稳定性来抑制植物的免疫反应。我们通过同源序列搜索在辣椒疫霉菌中鉴定到9个PiAvr3a的同源基因(Avr3a-like),并发现Avr3a-like基因在辣椒疫霉菌和大豆疫霉菌中广泛存在,表明该类基因可能在疫霉菌致病过程中发挥重要作用。我们进一步通过表达模式分析、细胞死亡调节活性检测和接种分析等发现辣椒疫霉菌中的Avr3a-like基因不同成员之间的功能存在分化。其中PcAvh128基因虽然失去了对致病疫霉菌激发子INF1诱导细胞死亡的抑制能力,却依然能够显著促进病原菌的侵染,表明该效应子可能通过其他途径抑制植物的免疫反应;而PcAvh132能触发较弱植物的防卫反应,限制辣椒疫霉菌的侵染。但与马铃薯抗病基因R3a共注射发现它不能被该抗病蛋白识别,说明本氏烟中可能存在一个有别于R3a的抗病蛋白识别该效应子,考虑到辣椒疫霉具有寄主范围广的特点,该基因有可能在其他寄主植物上具有毒性功能。其他三个效应子没有发现任何与PiAvr3a相同的功能,这可能是寄主范围广的一种适应性进化的结果。辣椒疫霉中三个RxLR效应子的功能研究:本实验室前期大规模筛选了辣椒疫霉的效应子,得到数个能引起植物细胞死亡的效应子包括RxLR22和RxLR25和能够跟植物抗病相关蛋白互作的效应子,其中包括RxLR172。本研究分别检测了这三个效应子基因在辣椒疫霉侵染本氏烟过程中的表达模式,发现RxLR172在侵染前期阶段上调了 16倍,RxLR22和RxLR25分别在中期和中后期下调了 80%和70%。为了确定这三个效应子在侵染阶段的功能,我们克隆了这三个效应子基因并通过PEG介导的疫霉转化技术在辣椒疫霉中将其沉默,其中RxLR172的2个沉默转化子的菌落直径分别为野生型的76%和89%,而未沉默对照转化子的菌落直径为野生型的79%,充分表明RxLR172沉默对辣椒疫霉的生长没有明显影响。采用菌丝块接种法测定致病性结果显示RxLR172的2个沉默转化子病斑面积明显小于野生型,其菌丝定殖量也仅为野生型的59.9%和34.8%,而未沉默对照转化子的菌丝定殖量为野生型的99.2%,表明RxLR172对辣椒疫霉的致病性有影响。RxLR22沉默转化子在菌落形态及菌丝生长速度等方面与野生型LT263无明显差异;同时接种本氏烟叶片后24 h观察可见沉默转化子病斑面积显著小于野生型菌株,采用实时定量PCR分析菌丝定殖量发现三个沉默转化子分别为野生型的42.3%、9%和44.9%,明显较低。以上结果表明RxLR22效应子可能增强辣椒疫霉的致病力。RxLR25沉默转化子的菌落直径分别为野生型的89%和85%,对照转化子为95%,表明其对辣椒疫霉的生长有轻度影响。