谷子白发病是谷子上的重要病害,严重影响谷子产量和品质。前期观测表明谷子白发病菌侵染造成叶绿体光合作用下降,为初步探索禾生指梗霉侵染影响叶绿素合成及光合作用的生理生化及分子基础,本研究以易感材料晋谷21号为试验材料,进行组织病理学观察及生理生化指标的测定,并通过互作转录分析测定,研究禾生指梗霉与谷子互作过程中与光合作用相关的因子。本研究主要结果如下:1.利用荧光显微镜对不同取材时期受侵染的谷子叶片进行石蜡切片观测,发现健康谷子叶片叶肉细胞排列整齐且完整,叶绿体数目较多2～7个不等,有完整的花环结构,且维管束鞘细胞内有叶绿体分布,较叶肉细胞内叶绿体大,数量3～11个不等,细胞壁完整。而病叶中叶绿体在病原菌初侵染时形态未见明显变化但数目有所减少,减少到1～3个左右,维管束鞘细胞内叶绿体先于叶肉细胞被完全降解,随病原菌的生长定殖,后期叶肉细胞内叶绿体已降解完全,细胞壁逐渐被降解完全。卵孢子布满整个叶肉细胞,并且细胞壁加厚。2.借助透射电镜观测发现,健康叶片内有完整的花环结构,并且维管束鞘细胞内有形态完整的叶绿体,相较于叶肉细胞内叶绿体数目多且大,数目为3～11个,没有类囊体但有淀粉粒的产生,叶肉细胞中叶绿体膜完整并紧贴细胞壁分布,类囊体结构清晰,排列整齐。病原菌侵染初期病叶中可明显观察到菌丝最初是寄生在寄主的维管束间,从维管束间向周围叶肉细胞进行侵染直至布满整个叶片。在病原菌侵染过程中叶绿体减少到1～3个,形态由梭形变为近圆形,淀粉粒的积累增多,叶绿体内部结构破坏,类囊体逐渐降解退化,叶绿体膜显著降解,最终叶绿体彻底瓦解。3.生理生化指标的测定:病叶中叶绿素及类胡萝卜素含量在TG1时期与同时期健康叶片相差0.019 mg/g,但健康叶片含量呈稳定上升趋势,而病叶中叶绿素等的含量随病原菌的侵染逐渐降低到0.093 mg/g,表明,病原菌的侵染会影响叶片叶绿素,进而影响植物的光合作用;ROS、类黄酮、PAL含量在健康叶片中呈平稳不变的趋势,而病叶中其含量在初期高于健康叶片,ROS、类黄酮在TG2时期含量分别达到最高为46.546 U/g、11.607 mg/g,PAL在TG3时期酶活性达到最高,为241.364 U/g,之后都呈下降趋势,表明病原菌侵染初期植物本身就会产生免疫防卫反应来抵抗病原菌的入侵,并且随着病原菌与寄主的互作,寄主的抗病反应逐渐降低;测定的NO含量始终高于健康叶片,在TG5时期其含量达到最高为0.995μmol/gprot,表明NO在植物抗病免疫反应中发挥着重要的作用;病叶中可溶性糖含量在侵染初期高于健康叶片,TG2时期含量最高,为6953.271μg/g,之后呈现下降趋势表明,可溶性糖参与寄主植物抗病反应。4.通过对禾生指梗霉基因组数据注释分析,共筛选到803个效应蛋白,根据效应蛋白一系列特征并利用生物信息学分析软件进行筛选,共筛选到12个定位于叶绿体的效应蛋白,其蛋白功能预测显示包括NLP效应蛋白、葡聚糖酶抑制剂蛋白质等。5.谷子响应病原菌转录组分析发现,TG1～TG5时期共筛选到46,349个差异基因,其中TG5时期差异基因数目最多,上调基因和下调基因分别为5,700和6,353个,5个时期共有差异基因1,753个。谷子响应禾生指梗霉侵染的差异表达基因在光合作用相关的GO通路未显著富集到。KEGG富集显示在TG4、TG5时期光合作用相关通路为显著富集。与叶绿体相关KEGG富集分析中,类胡萝卜素生物合成、光合作用、光合作用天线蛋白、卟啉与叶绿素代谢、花青素生物合成、光合生物的固碳作用通路富集到,但在TG4、TG5时期光合作用通路未显著富集。