近年来由葡萄座腔菌科(Botryosphaeriaceae)真菌引起的葡萄溃疡病在世界范围内普遍发生并造成严重损失,由于对该病害发生机制认识不深,难以指导建立十分高效的防控措施。另一方面,葡萄座腔菌科真菌多为弱寄生性的“机会”病原菌,该类病原菌侵染植物的分子遗传机制报道较少。因此本研究试图从基因组和转录水平上揭示葡萄溃疡病菌侵染葡萄的组学基础,以及葡萄对溃疡病菌侵染的应答机制,并分析溃疡病菌关键致病基因的功能,为深入了解葡萄溃疡病的发生机制,建立葡萄溃疡病的高效防控技术和培育抗葡萄溃疡病的优良葡萄品种提供基础。为揭示葡萄溃疡病菌对侵染葡萄的适应机制,作者对我国主要的3种葡萄溃疡病菌—Lasiodiplodia theobromae、Botryosphaeria dothidea 和 Neofusicoccun parvum 的各 2 个菌株分别进行了denovo测序和重测序,数据分析表明,这三个种的基因组大小相似(42.1 Mb到43.3 Mb),重复序列较少(<5%)。与多个植物病原真菌、机会病原真菌和非致病真菌的系统发育分析表明,葡萄溃疡病菌与植物机会病原真菌亲缘关系更近。比较基因组学分析显示,葡萄溃疡病菌中细胞壁降解、次生代谢和膜运输相关的5个基因家族存在显著性扩张,推测这些基因家族的扩张有助于溃疡病菌降解葡萄细胞壁,进而完成定殖和扩展过程,最终产生相关症状。进一步,作者对其中致病力最强的病原菌L.theobromae接种葡萄枝条后不同时间点的样品进行了转录组分析,结果显示,I.theobromae侵染葡萄早期,病原菌中参与碳水化合物分解代谢,果胶、淀粉和蔗糖代谢,戊糖和葡萄糖醛酸酯转化等相关通路基因表达上调,这些通路有可能在该病菌侵染葡萄的早期过程中发挥重要作用。综合比较基因组和转录组分析结果,作者推测L.thebromae在葡萄的侵染位点通过分泌一些细胞壁降解酶类、次级代谢产物等促进其完成侵染过程。与此同时,作者还分析了葡萄应答溃疡病菌早期侵染的转录组数据。以欧美种’夏黑’葡萄为材料,对接种葡萄溃疡病菌L.theobromae后0、4、8和12h的葡萄组织样品进行RNA-seq测序。基于RNA-seq基因数字表达谱分析,共筛选获得了 5181个差异表达基因(DEGs)。GO注释和富集分析结果显示,三个时间点样品共有的DEGs中,57.02%的DEGs表达上调,这些上调表达的DEGs主要参与葡萄的初级代谢和次级代谢过程;KEGG富集分析显示,葡萄中与植物防卫反应相关的一些通路,如Ca2+、MAPK、SA和JA信号转导通路和苯丙烷类代谢通路等,在接种葡萄溃疡病菌以后得到富集。这些结果说明,葡萄采取了基础防卫反应以抵御溃疡病菌的侵染。有意思的是,作者还筛选获得了 616个葡萄响应葡萄溃疡病菌侵染时所特有的DEGs,这些基因可能在葡萄-溃疡病菌互作中发挥重要作用。在前述研究基础上,为深入揭示葡萄溃疡病菌侵染葡萄过程中的关键分子致病机制,作者通过对原生质体制备与再生条件的优化,结合菌丝尖端分离技术的应用,建立了葡萄溃疡病菌高效稳定的遗传转化体系,为该菌的分子操作提供了技术保障。作者挑选了一个在溃疡病菌侵染葡萄过程中上调表达的推定效应因子基因LtLysM1,构建了超表达LtLysM1的转化子,致病力测定结果显示该基因超表达转化子的致病力较野生型菌株增强,说明LtLysM1在葡萄溃疡病菌致病中起作用。利用水稻细菌性谷枯菌三型分泌系统,证实了 LtLysM1能够轻微抑制谷枯菌在本生烟上引起的HR反应。利用酵母信号肽捕获系统证实了 LtLysM1蛋白具有外泌特性,推测其可能分泌到细胞外,在与寄主互作中起作用。在此基础上,作者构建并获得了LtLysM1的T0代转基因烟草10株,为深入研究该基因的功能提供了材料。综上,在葡萄溃疡病菌尚未得到研究人员高度关注的早期,作者利用二代测序技术,揭示了其对葡萄的侵染适应性和葡萄-溃疡病菌互作的组学基础;优化了葡萄溃疡病菌的遗传转化技术体系,确定了一个推定效应蛋白在其侵染过程中起作用,为深入研究解析“机会”病原真菌的致病机制提供了线索,进而为葡萄溃疡病高效防控技术的构建提供相关依据。