水稻稻瘟病位列农作物的十大真菌病害之首,是由异宗配合子囊菌Magnaporthe oryzae.引起的水稻第一大病害,可利用抗病基因来改善水稻的抗病性。在目前已经克隆的24个稻瘟病抗性基因中绝大部分编码NBS-LRR类抗病蛋白,其中Pid3是利用假基因化分子标记在籼稻品种地谷中克隆的典型CC-NBS-LRR基因。研究已克隆的抗稻瘟病基因参与抗病反应的分子途径有助于阐明水稻对稻瘟病抗性的机制。鉴于水稻和稻瘟菌基因组测序的完成,利用基于二代测序的RNA-seq分析水稻-稻瘟菌互作的技术已经成熟可行。本研究利用含有Pid3抗病基因的转基因纯合株系在接种亲和与非亲和的稻瘟病菌小种后的24小时内的不同时间点的叶片材料进行RNA-seq转录组测序,得到了在水稻和稻瘟菌互作早期材料(原发侵染菌丝侵入植物上皮细胞)的混合转录组数据。在水稻方面,经差异表达分析,在抗病和感病反应中分别鉴定了2887和4969个差异表达基因。通过GO和KEGG富集分析,这些基因在应对生物胁迫、光合作用、代谢进程等GO条目中有比较高的富集,在次生代谢物的生物学合成、光合作用、α-亚麻酸代谢、植物-病原相互作用等通路中也存在富集。进一步在不同时间点对差异基因进行富集,发现茉莉酸合成的α-亚麻酸代谢通路可能对调节植保素合成的双萜类化合物合成通路起调节作用,进而在早期引起水稻由Pid3介导的抗稻瘟病反应,该结果经也在对相关茉莉酸突变体的分子生物学分析中得到了验证。通过对不同免疫相关元件的表达趋势的分析,还发现了参与茉莉酸合成和植保素合成的基因、WRKY转录因子以及病程相关基因的表达都在Pid3的抗病反应中持续地上调,而在感病反应中这些基因则表现为先被诱导(0-16h)而后被抑的情况(16-24h),这很可能是由Pid3介导的抗病免疫反应(ETI)在早期区别于基础免疫反应(PTI)的主要特征,推测Pid3有稳定和促进这些基因表达的作用。进一步结合另一个NBS-LRR抗稻瘟病基因Pi9的抗病反应转录组,发现在早期抗病反应中,Pid3和Pi9所介导的抗病反应具有较高的相似性,这些相似性主要体现在它们各自的差异基因在应对生物胁迫、光合作用、代谢进程、亚麻酸代谢和植物-病原互作等方面都得到富集。除此之外,Pi9和Pid3在抗性反应中各自特异表达的基因在激酶及催化活性方面得到富集,它们介导的抗性反应中茉莉酸合成基因、植保素合成基因、WRKY转录因子以及病程相关基因相比于感病反应均表现出持续的诱导表达,因此推测这二个抗性基因在各自应对同一个稻瘟病菌非亲和小种时具有基本相似的ETI。在稻瘟菌方面,初步监测到8875个稻瘟菌基因在转录组中表达,其中包括837个分泌蛋白编码基因.通过GO富集,发现这些分泌蛋白多类似于细菌的II型分泌系统,推测这类分泌蛋白在稻瘟菌侵染过程中具有重要的作用。另外,653个基因在感病反应中特异表达,其中包括78个分泌蛋白编码基因,这些基因可能与稻瘟菌的致病性相关。另外,在对转录组分析的同时,还发现了一个在Pid3和Pi9中能够被稻瘟菌诱导的编码Bowman-Birk蛋白酶抑制剂的BBTI基因BBTI4,该基因的编码蛋白还是另外一个抗稻瘟病基因Pid2编码蛋白的结合蛋白,且同时被抗白叶枯病基因Xa21编码蛋白的激酶区XA21K和Pid2激酶区PID2K磷酸化。我们还对该基因的功能开展了转基因的研究。