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玉米小斑病(southern corn leaf blight,SCLB)是我国玉米主要叶部病害,其病原菌异旋孢腔菌(Cochliobolus heterostrophus)分为O、C、S、T四个生理小种。O小种是我国优势小种,但相关致病机理报道较少。本文对黄淮海、南方甜糯玉米产区小斑病菌小种分布及O小种致病力分化进行研究,并从全转录组角度分析O小种侵染机制,得到以下主要结果:1.玉米小斑病菌生理小种致病性分化鉴定2012-2016年对全国26个玉米产区进行调查采样,鉴定O小种为我国玉米小斑病菌优势小种,其他三个小种分离率较低。O小种菌在我国分为强、中、弱三个类群,中等致病力为优势类群。五年间黄淮海产区各致病力类群所占比例相对南方玉米产区更为稳定。2.玉米小斑病菌O小种转录组分析与非编码RNA效应物预测对侵染位点的病原菌O小种进行转录组分析,强致病力菌株DY和弱致病力菌株WF间共有3142个差异mRNA。GO注释发现差异基因功能主要与信号转导、氧化还原酶类、跨膜转运、降解酶等相关。在O小种共发现2799个新circRNA和169个新lncRNA,0-0.5hpi侵染阶段有1292个差异circRNA和58个差异lncRNA;9-11 hpi侵染阶段有893个差异circRNA和48个差异lncRNA;60-72hpi侵染阶段有345个差异circRNA和28个差异lncRNA。对全转录组和致病力间相关性进行计算,发现四个基因模块与O小种致病力具有较高相关系数,功能分析发现编码基因以降解酶类和信号传导类蛋白为主。对O小种全部circRNA和玉米miRbase进行互作预测,得到18个非编码RNA互作网络。O小种circRNA Che-cirC2410在DY和WF间差异表达,与O小种致病力正相关,预测表明该circRNA作用到玉米microRNA靶标,可能是一个重要的O致病力分子标记物。3.玉米小斑病菌O小种cirRNA分析Che-cirC2410起始基因chhtt全长4507bp,含8个内含子、9个外显子,chhtt不翻译蛋白,为假基因。Che-cirC2410长2202bp,是一个外显子内含复合型circRNA型。Che-cirC2410具RNaseR耐受性,其divergent和convergent片段长度与预测结果一致,符合典型环状RNA特征。Che-cirC2410表达不受寄主诱导,但在不同侵染阶段表达量有差异。原位杂交结果显示Che-cirC2410在纯培养菌丝体、侵染菌丝体表、侵染菌丝外周质以及发病玉米组织中均有信号,首次证明Che-cirC2410具有跨物种转运能力。4.cirRNA—玉米zma-miR399e5P互作对寄主抗性的影响双荧光素酶报告系统证明Che-cirC2410与zma-miR399e5P具有互作关系,定量结果显示当Che-cirC2410上调时,zma-miR399e5P下调;而Che-cirC2410下调时,zma-miR399e5P相应上调。同时寄主被野生型O小种侵染后,体内zma-miR399e5P表达量高于被DY△Che-cirC2410侵染的处理组。O小种缺失chhtt后(突变株DY△Che-cirC2410),致病力明显低于野生菌株。用zma-miR399e5P抑制剂(antagomir)模拟Che-cirC2410,发现注射antagomir的玉米抗性下降。通过VIGS沉默玉米zma-miR399e5P后,寄主抗病能力严重下降。注射zma-miR399e5P的mimics模拟物后,寄主抗性增强。zma-miR399e5P属于植物miR399家族,在健康叶片高表达,在发病玉米叶片表达量整体严重下调。zma-miR399e5P的预测靶标多达19个,其中ADEAM,CIP和UBLIG在发病寄主和zma-miR399e5P瞬时沉默植株的表达规律与预测调控方向一致,而BAK1等靶标在发病寄主和zma-miR399e5P瞬时沉默植株中表达规律与预测调控方向相反。但瞬时沉默结果发现BAK1与寄主抗性正相关。非编码RNA尤其是circRNA对玉米小斑病菌O小种致病性具有重要意义,Che-cirC2410是一个新的环状RNA型效应物,通过跨物种转运靶标于玉米microRNA进而干扰寄主抗性。