苹果树腐烂病是影响苹果生产较为严重的病害之一。该病的病因复杂，特性是可以潜伏感染。有研究表明腐烂病发生程度与树体钾含量之间呈极显著负相关。此前有研究认为，树体钾含量的升高以通过增强树势，增加树皮外围周皮厚度来增强果树对腐烂病的抗性，但钾元素对病原菌的影响尚缺乏研究。本研究分析了钾元素对腐烂病菌菌丝牛长速率、干重、菌丝形态以及孢子萌发的影响，并基于转录组测序和生物信息学分析，对钾元素影响下的苹果树腐烂病菌转录调控机制进行了研究。本研究为进一步明确增施钾肥防控苹果树腐烂病的作用机制，揭示苹果树腐烂病菌响应钾元素胁迫的分f机理奠定基础，为通过增施钾肥防控苹果树腐烂病提供新的理论依据。主要研究结果如下：
　　1．钾元素对腐烂病菌菌丝生长和孢子萌发的影响
　　钾元素对腐烂病菌菌丝生长的影响表现为低浓度促进，高浓度抑制的特征。分别采用生长速率法和菌丝干重法测试了不同浓度纯钾含量对苹果树腐烂病菌菌丝生长的影响。结果表明，当培养基中纯钾含量低于9.01g/L时，对腐烂病菌菌丝生长有促进作用，而高于9.01g/L时，则表现抑制作用。在纯钾含量3.37g/L时菌丝生长速率最快，为32mm/d。
　　钾元素对腐烂病菌菌落形态和菌丝生长状态均有显著影响，且随钾含量升高而影响加剧。当纯钾含量低于3.37g/L时，整体菌落形态和菌丝粗细都没有明显的变化，但是分支明显增多，分支问距缩短、变密集，这也与菌落生长速率明显增快相对应。而j与钾元素浓度高于3.37g/L后，菌落边缘开始呈现不规则，分层；菌丝分枝数减少并且分支发育不健全；随着钾含量的升高，菌落边缘呈不规则雪花状，表面油污状：菌丝体明显变细且表面粗糙弯曲畸形，分枝数很少，且大多数分支不能正常发育。
　　钾元素对腐烂病菌孢子萌发无明显促进作用。但当钾浓度小于9.04g/L时，孢子萌发率可达80%以上。随着钾浓度的升高，腐烂病菌孢子萌发率随之下降，二者呈显著的负相关，相关方程y=-4.2732x+104.81(R2=0.944)。当纯钾含量为22.9g/L时，基本完全抑制孢子萌发。
　　2．钾元素对腐烂病菌致病性影响的研究
　　在一定浓度钾元素处理后，腐烂病菌致病力下降。将在含不同浓度钾元素PDA上培养的腐烂病菌接种剑针刺致伤的苹果树叶片上，检测腐烂病菌致病力的变化。结果显示，在培养基纯钾含量小于4.63g/L时，腐烂病菌致病力较高，接种发病率均在50%以上。当钾含量高于4.63g/L后，随着钾含量的升高，腐烂病菌致病力相应下降，拟合方程为y=-0.153x2-0.5715x+57.508(R2=0.9677)。
　　3．经高浓度钾处理的腐烂病菌转录组学研究
　　利用RNA-Seq技术，对高钾浓度处理的腐烂病菌菌丝与正常培养的菌丝进行转录组测序。测序结果显示高钾处理的菌丝中共有1236个基因发生了差异表达，其中1026个差异表达基因表现为上调，210个差异表达基因表现为下调。对这差异基因进行GO富集分析，在前40个GO富集组别中，有7个组别都与离子跨膜转运相关；有12个组别与次生代谢、真菌毒素等相关。KEGG数据库分析结果表明，共有30条信号通路差异性显著（P-value值＜0.05），且绝大多数都与代谢相关，其中映射基因最多的是代谢途径，次生代谢产物的生物合成通路次之。以上分析结果表明高钾环境对腐烂菌的细胞代谢和病菌致病力均产生强烈影响。对与离子转运相关的GO富集集合进行基因统计分析，发现了4个差异表达基因，在7个离子跨膜转运相关的集合中均有出现，且这4个基因均对应在mTOR signaling pathway上。这四个基因依次为空泡钙离子转运蛋白基因VM1G_06906、钠／钙交换蛋白基因VM1G_09085和VM1G_09086、钠／钙交换蛋白及应激激活MAP激酶相互作用蛋白基因VM1G_00479。对与致病性相关的GO富集集合和KEGG通路集合进行交叉分析，结果发现有15个差异表达基因，出现在两个或者多个GO集合与KEGG通路的交叉中，其中有4个细胞色素P450酶家族基因，5个GMC氧化还原酶家族基因。特别的是，GMC氧化还原酶的5个基因编码的蛋白都属于具有FAD结构域的蛋白。
　　4．基因表达规律的qRT-PCR分析
　　使用实时荧光定量技术，对mTOR通路的四个基因以及两个细胞色素P450酶基因进行了不同时间点的表达分析，发现在12.82g/L纯钾环境下，随着时间的推移，各基因表达量不断发生变化。空泡钙离子转运蛋白基因、钠／钙交换蛋白基因以及细胞色素P450酶基因均在3h、12h和72h分别达到三次表达峰值，且在72h有最高表达量。应激激活MAP激酶相互作用蛋白VM1G-00479的表达往前12h基本没有受到影响，24h后表达量开始升高，在72h达到最高。