由小麦条型柄锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的小麦条锈病,传播快、发生范围广、成灾频率高,是一类危害严重的小麦重大真菌病害。条锈菌毒性变异快,导致抗病品种抗性丧失,引发病害频繁爆发流行。但由于目前小麦条锈菌无法进行遗传转化,对病菌致病机制仍缺乏系统深入的了解,导致病害的防治一直处于被动状态。小麦条锈菌作为一种活体营养专化寄生真菌,侵染时通过吸器向寄主细胞分泌效应蛋白,通过改变寄主植物细胞的结构和代谢途径等调控寄主的防御反应,从而促进病菌的成功侵染或触发寄主防卫反应。然而吸器分泌哪些效应蛋白、效应蛋白如何进入寄主细胞进而行使其功能等科学问题均不清楚。因此,本实验拟在小麦条锈菌吸器转录组测序完成的基础上,利用烟草瞬时表达系统筛选吸器特异效应蛋白,分析效应蛋白的基本特征,解析其作用位点及对寄主防御反应的调节作用。主要研究结果如下:(1)生物信息学分析比较条锈菌吸器、芽管及夏孢子全转录组,获得515个吸器特异表达的分泌蛋白;利用农杆菌侵染系统在烟草中对50个分泌蛋白进行瞬时表达,筛选得到2个能够抑制BAX诱导的细胞坏死的候选效应蛋白PsEch1和PsEch2,二者均编码未知功能的分泌蛋白;QRT-PCR分析表明候选效应蛋白PsEch1和PsEch2在条锈菌侵染过程中诱导表达;PsEch1和PsEch2在条锈菌8个生理小种中呈现较低序列多态性,表明其在条锈菌进化过程中相对保守。(2)在烟草细胞中通过农杆菌侵染瞬时表达效应蛋白与eGFP的融合蛋白,结果显示融合表达蛋白均定位在细胞内,表明PsEch1和PsEch2分泌到烟草细胞外后又重新返回到植物细胞内,且转运不依赖病原菌的存在;大豆根部吸收实验显示二者均能够携带eGFP转运到大豆根尖细胞,进一步证明这2个效应蛋白转运到植物细胞内作用;缺失突变体实验表明,效应蛋白PsEch1和PsEch2的转运结构域分别位于N-末端43-82和23-62位氨基酸,且没有相同或相近的氨基酸序列。(3)通过细菌三型分泌系统将条锈菌效应蛋白PsEch1和PsEch2转运到寄主小麦细胞内,导致寄主胼胝质的积累降低,抑制小麦的PTI;在小麦与条锈菌非亲和互作中,瞬时表达PsEch1和PsEch2,明显抑制由无毒性条锈菌生理小种引起的ETI中活性氧的积累和过敏性坏死反应,但是对条锈菌菌丝发育和吸器的形成并没有较大影响。