由核盘菌引起的菌核病是油菜等作物的严重病害,由于缺乏免疫抗源,油菜抗菌核病育种及相关研究进展缓慢,利用非寄主抗性是改良油菜菌核病抗性的新思路。水稻是核盘菌的非寄主植物之一,本研究分析了水稻对核盘菌非寄主抗性的部分原因,并以此为线索,探究了Si元素对油菜等寄主植物菌核病抗性的影响及作用机制,主要研究结果如下:一、Si促进水稻硅质化细胞形成,抵御核盘菌定殖对水稻和玉米叶片进行创伤和非创伤接种,无创伤叶片不产生可见菌斑,叶片表面几乎无菌丝定殖点,而创伤叶片在伤口处形成明显菌斑,表明水稻和玉米的表皮结构能有效抵御核盘菌定殖和入侵。硅质化细胞是禾本科植物共有的表皮结构之一,具有抗生物和非生物逆境的功能。本研究对硅质化细胞未成熟的水稻叶片进行接种,发现菌丝侵入并形成明显菌斑。研究进一步用液体培养的方式对水稻进行+Si(1.5 mmol·L-1K2Si O3)和-Si的处理,6周后+Si处理的水稻叶片硅质化细胞发育成熟,接种核盘菌后未出现病斑,而-Si处理的水稻叶片无成熟的硅质化细胞,接种后出现明显病斑。Si是硅质化细胞形成的必要元素,因此上述结果表明,Si通过促进硅质化细胞形成,在水稻对核盘菌的物理屏障中起重要作用。二、Si显著抑制核盘菌生长为探究Si对核盘菌的影响,本研究向核盘菌的培养基中添加了4、6、8、10mmol·L-1的K2Si O3（dd H2O为mock,K2SO4为CK,下同）,结果发现Si元素对核盘菌的致病力无显著影响,但对菌丝生长速率（比mock及CK慢15.4～56.51%,P<0.05）和菌核数量（比mock及CK减少36.6～93%,P<0.01）有显著的抑制,且这种抑制作用与Si元素浓度正相关。此外,Si还引起菌丝变短变粗,气生菌丝增多,菌丝尖端异常分叉,细胞完整性降低（菌丝导电值上升）。为探究Si元素作用于核盘菌的分子机制,本研究对K2Si O3、K2SO4处理48 h后的菌丝进行了转录组测序（150×）,共发现516个差异表达基因（DEGs）。与对照相比,碳水化合物代谢、氮代谢、氧化还原酶活性、铁离子结合、血红素结合,以及黑色素的生物合成等通路在+Si处理的菌丝中受到抑制,表明Si可能抑制了核盘菌的能量代谢和生长物质的合成。三、Si显著提高油菜菌核病抗性研究发现Si可以提高寄主植物的菌核病抗性。将10 mmol·L-1的K2Si O3、K2SO4以叶柄持续吸收的方式处理拟南芥离体叶片24 h之后接种核盘菌,发现+Si处理的叶片菌斑显著小于CK(SK2Si O3=23.2 mm~2,SK2SO4=91.2 mm~2,P<0.001);鉴于Si对核盘菌有抑制作用,油菜叶片接种核盘菌24 h后对叶表面喷施K2Si O3,病斑显著小于CK(SK2Si O3=0.9 cm~2,SK2SO4=6.2 cm~2,P<0.001);采用水培技术对油菜4叶期幼苗培养4周后接种核盘菌,发现+Si处理的植株菌斑显著小于CK(SK2Si O3=1.7cm~2,SK2SO4=6.9 cm~2,P<0.001)。为探究Si提高油菜菌核病抗性的机制,对吸收10 mmol·L-1K2Si O3、K2SO424h的油菜叶片(未接种菌,叶片Si含量分别为SiK2SO4=5.1 mg/kg,Si K2Si O3=8.575 mg/kg,P<0.05)以及其接种核盘菌后24 h的叶片进行转录组测序。与CK相比,未接种情况下,分别有2040、2043个DEGs在+Si处理的叶片中上、下调表达,主要富集在光合作用等途径;接种后,分别有2344和1639个DEGs在K2Si O3处理中上、下调表达,防御反应、苯丙烷（木质素）生物合成、谷胱甘肽代谢、醌类物质生物合成等生物学过程或代谢通路显著上调。对上述处理的叶片进行谷胱甘肽过氧化物酶活性测定(PK2SO4=289 m U/mg,PK2Si O3=429.58 m U/mg,P<0.05)、木质素含量(LK2SO4=3.5%,LK2Si O3=5.8%,P<0.05)以及总抗氧化能力测定(AK2SO4=0.95 m M,AK2Si O3=1.48 m M,P<0.05),测定结果显示,在核盘菌胁迫条件下,Si诱导了油菜抗病次生代谢物（木质素等）的合成,并增强了寄主细胞的抗氧化能力,从而提高了油菜对核盘菌的抗性。综上,Si通过促进硅质化细胞形成参与水稻对核盘菌的非寄主抗性,同时Si元素可有效提高油菜等寄主植物的菌核病抗性,其作用机理一方面与Si对核盘菌的生长抑制有关,另一方面是Si元素在核盘菌胁迫条件下可诱导寄主细胞的次生代谢物合成并提高其抗氧化能力。