香蕉(Musa nana Lour.)起源于亚洲南部(包括中国南部),其栽培种主要起源于小果野蕉(M.acuminata Colla)和长梗蕉(M.balbisiana Colla)两个野生种,通过种间或种内的杂交、选择和演化,形成了丰富的地方品种或类型,已成为全球鲜果贸易量和消费量最大的水果。然而,枯萎病(Fusarium wilt)的爆发与流行对香蕉产业的可持续发展造成重大威胁,尤其是尖孢镰刀菌古巴转化型热带4号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense tropical race 4,简称Foc TR4)在所有病原菌类型中致病力最强,寄主最为广泛,几乎可以感染所有的香蕉主栽品种。已有报道称香蕉枯萎病菌分泌的毒素在其致病过程中起重要作用,在Foc TR4分泌的毒素中,白僵菌素(BEA)毒性远强于镰刀菌酸(FSA),但其作用机制仍然不明确。课题组前期利用生物信息学分析到Foc TR4合成BEA的关键基因(Bbeas),并发现该基因被敲除后,Foc TR4致病力下降。鉴于模式植物拟南芥遗传学、功能基因组学等研究比较深入,因此本研究借助拟南芥与其枯萎病菌Fo5176互作,加深BEA在Foc TR4致病过程中的作用机理的认识,通过寄主植物诱导基因沉默(HIGS)技术沉默BEA合成关键基因,从而达到抗病的目的,为以后的香蕉抗病育种提供理论基础。本研究主要结果如下:(1)尖孢镰刀菌Bbeas基因的靶向干扰:在Fo5176中敲除Bbeas同源基因FOXB＿16250,Fo5176突变体的致病力下降,同时突变体接种哥伦比亚型拟南芥野生型植株发病时间延后。基于Bbeas基因设计siRNA靶点,对Foc TR4干扰后,筛选到使病原菌菌丝的生物量显著受到抑制的siRNA,用于进一步的研究。(2)HIGS干扰尖孢镰刀菌Bbeas基因:根据上述siRNA靶点,构建拟南芥和香蕉的HIGS表达载体,分别转化两种植物,目前已经获得香蕉转基因生根幼苗;对获得的拟南芥HIGS株系接种Fo5176孢子,进行抗病性分析,发现HIGS株系的发病时间比对照延后2-3d,发病率也略低于野生型植株。此外,不同HIGS株系的抗病能力和发病率不同。(3)BEA对拟南芥的毒性作用:用BEA处理拟南芥,拟南芥的根长变短,侧根增多,同时分生组织数目减少约50%;定量结果显示,BEA处理后拟南芥根DNA复制通路基因表现为上调。