禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）是引发小麦赤霉病的主要病原真菌。该病原菌不仅能降低小麦产量,还在感病籽粒中产生多种真菌毒素,严重危害人畜健康。微管是真核生物重要的细胞骨架组分,参与众多关键的细胞进程,如细胞形态维持、极性生长、细胞器运输、信号转导和细胞分裂等,此外微管还是苯并咪唑类杀菌剂的主要作用靶标。禾谷镰刀菌中含有两个α微管蛋白基因,Fg TUB4（α1）基因主要与营养生长和有性生殖相关,而Fg TUB5（α2）基因缺失没有明显的表型缺陷,说明两个α微管蛋白基因出现了明显的功能分化。目前,关于两个α微管蛋白基因功能分化的分子机制并不清楚。本研究发现Fgtub4突变体生长不稳定容易自发突变产生生长加快的角变子。角变子的形成通常与被敲除基因存在物理或遗传互作的基因发生突变有关,因此通过角变子可以鉴定到Fg TUB4潜在的相关基因。本研究共收集了22个角变子,并根据生长速率分为5种类型。大部分角变子可以部分恢复Fgtub4突变体的生长速率、分生孢子形态和致病力方面的缺陷,但不能恢复其有性生殖缺陷。测序分析发现,第2类角变子中S1和S10在微管相关基因Fg KAR9上发生了终止突变。本研究首先通过基因敲除验证发现,Fg KAR9的缺失突变可以部分恢复Fgtub4突变体的生长缺陷。课题组前期研究发现Fg Kar9可能通过结合Fg Tub5来调控两个α和两个β微管蛋白结合关系,并且可以促进Fg Tub5与Fg Tub1的结合。因此,本研究推测Fg Kar9在促进Fg Tub5与Fg Tub1结合的同时,可能抑制了Fg Tub5与Fg Tub2的结合。通过在不同Fgtub1 Fgtub4和Fgtub1Fgkar9双敲除突变体背景下构建Fgtub1 Fgtub4 Fgkar9三缺失突变体,发现Fg Kar9可能通过结合Fg Tub5抑制Fg Tub5与Fg Tub2的结合。此外,第3类中的10个角变子（包括S18-1和S24）在转录因子Fg ACE1基因上发生了终止或移码突变。同样,敲除Fg ACE1基因可以部分恢复Fgtub4突变体的生长缺陷。表型分析显示,Fgace1缺失突变体不影响禾谷镰刀菌的营养生长、小麦侵染和DON毒素合成,但影响有性生殖阶段子囊壳、子囊和子囊孢子的发育。虽然Fg ACE1基因与Fg TUB5基因的同源基因分布模式类似且仅存在于子囊菌中,但Fg Ace1不影响Fg TUB5基因转录和翻译表达水平。为了进一步探究Fg ACE1基因调控Fgtub4突变体生长缺陷的分子机理,本研究分别收集了野生型PH-1,Fgtub4突变体和角变子S24的48 h气生菌丝样品进行了转录组测序分析。RNA-seq分析显示,相对于PH-1,Fgtub4突变体中分别有932个下调基因和995个上调基因（变化超2倍）,其中有96个下调基因和57个上调基因在角变子S24中恢复了正常表达水平。因此,这153个表达量恢复的基因可能参与调控了Fgtub4突变体的生长缺陷。本研究从Fgtub4突变体角变子中鉴定到的角变基因出发,从不同角度揭示了微管相关基因Fg KAR9和转录因子Fg Ace1部分恢复Fgtub4突变体生长缺陷的分子机理,进一步明确了禾谷镰刀菌α1微管蛋白调控生长发育和有性生殖的分子机理,对于进一步探究两个α微管蛋白功能分化的分子机理,以及丰富和完善微管功能和微管调控机制的研究提供了理论基础。