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葡萄霜霉病是葡萄中最严重的真菌病害之一,严重影响着世界各地的葡萄生产。病程相关蛋白(Pathogenesis-related protein,PR)在植物抗病性中起着重要的作用,然而,关于其在葡萄抗霜霉病方面的研究很少。本研究前期对高抗霜霉病的中国野生葡萄‘留坝-8’和易感霜霉病欧洲葡萄‘黑比诺’接种霜霉菌不同时期的叶片进行了转录组测序。PR4b是在转录组测序中筛选到的一个在霜霉菌诱导上调表达的基因。本研究以Vp PR4b为基础,分析其结构特点以及亚细胞定位。然后,利用CRISPR/Cas9系统获得‘无核白’Vv PR4b基因编辑葡萄苗,对基因编辑株系的叶盘接种葡萄霜霉菌,验证PR4在葡萄霜霉菌侵染过程中的作用。进一步分析了Vp PR4b启动子顺式作用元件,通过酵母单杂交初步筛选Vp PR4b的上游调控因子。主要取得以下结果:(1)中国野生葡萄Vp PR4b和欧洲葡萄Vv PR4b基因均受霜霉菌的诱导表达,表达模式类似。Vp PR4b和Vv PR4b均含有432个核苷酸,编码143个氨基酸;氨基酸序列分析发现,Vp PR4b和Vv PR4b均属于Ⅱ类PR4,N端有信号肽,C端有Barwin结构域,不含几丁质结合结构域,定位于膜上。序列进行比对发现,Vp PR4b和Vv PR4b核苷酸序列相似性为98.61%,氨基酸序列相似性为97.9%。(2)利用CRISPR/Cas9基因编辑系统对‘无核白’Vv PR4b基因进行突变,获得突变体葡萄材料,并验证了Vv PR4b基因突变葡萄材料对霜霉病抗性。基因编辑葡萄材料测序结果表明,缺失是引入突变的主要类型,并且在这些转基因株系中可以检测到Cas9的表达。本试验中,共鉴定129棵再生葡萄苗。测序结果表明,成功获得26棵基因编辑葡萄苗,基因编辑效率为20.16%。所有可能的脱靶位点分析表明,基因编辑株系中的脱靶率为0。利用“叶盘法”进行接菌试验,结果表明与野生型葡萄相比,Vv PR4b基因编辑株系对葡萄霜霉菌的敏感性更高,在接种霜霉菌后第四天,基因编辑株系葡萄霜霉菌相对生物量明显高于野生型,基因编辑株系气孔周围活性氧(ROS)的积累低于野生型。该试验结果证明,Vv PR4b在葡萄对葡萄霜霉菌的防御中发挥抗病功能。(3)中国野生葡萄Vp PR4b和欧洲葡萄Vv PR4b基因启动子序列相似性为95.65%,并且含有相似的顺式作用元件。Vp PR4b启动子的活性受病原菌的诱导增强。通过酵母单杂交系统验证转录因子WRKY40和WRKY75可以结合Vp PR4b启动子。