稻瘟病是由子囊真菌Magnaporthe oryzae引起的水稻真菌病害,为植物十大真菌病害之一。稻瘟菌无毒基因AvrPii编码一个含70个氨基酸的未知功能的效应蛋白。AvrPii被抗病蛋白Pii识别激活抗病反应,但是Pii基因的功能尚未被鉴定,且AvrPii参与调控水稻的抗病信号途径及其与Pii的互作抗病信号识别激活机制也不清楚。本研究针对此问题进行了研究。结果如下:1.利用等位同源克隆法分离了Pii基因。Pii由两个NBS-LRR基因Pii-1和Pii-2组成。Pii-1在编码区与其等位基因Pi5-1存在7个SNP的差异,导致6个氨基酸的变异;Pii-2与Pi5-2相比则存在12个SNP的差异,引起12个氨基酸的变异。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了Pii基因编辑水稻。利用含AvrPii的稻瘟菌小种193-1-1进行接种,表型鉴定表明Pii-1和Pii-2编辑株系均表现感病表型,且编辑株系中抗病相关PR基因PR5、PR1b、PBZ1的表达显著下调。说明Pii-1和Pii-2为Pii的抗病功能基因,二者均为Pii抗性所必须。2.前期利用酵母双杂交筛选获得了8个AvrPii的互作蛋白基因（AvrPii-interacting proteins,AVINs）AVIN1-8,对其中一个编码NADP-ME苹果酸酶的基因AVIN4进行了功能鉴定,结果表明在不含抗病基因Pii基因的日本晴背景中,AVIN4 RNAi干扰转基因水稻显著增强了对稻瘟病的抗性,抗病相关PR基因PR1b、PR5、PBZ1、Chitinase1的表达显著上调。而在含Pii的近等基因背景下,AVIN4 RNAi干扰转基因水稻表型尚在鉴定中,但RNAi株系中PR基因PR1b、PBZ1的表达显著下调,且Pii-1和Pii-2的表达也显著受到抑制。说明AVIN4在无抗性基因Pii的情况下负调控稻瘟病抗性,而在含Pii基因的情况下可能正调控稻瘟菌抗病性。3.对AVIN4转日本晴RNAi干扰水稻株高表型鉴定,发现AVN4 RNAi株系株高比野生型显著变矮。实时荧光定量RT-PCR分析表明,AVIN4 RNAi株系中控制株高的赤霉素合成相关基因CPS、KS1、KAO、OsGA20ox1、OsGA20ox2、OsGA20ox3、OsGA20ox4、OsGA3ox1、OsGA3ox2和信号转导正调控基因GID1、PH1、OsGRF家族基因表达显著下调,而赤霉素信号负调控基因SLR1显著上调。利用赤霉素GA3处理AVIN4 RNAi株系后,株高得到恢复。RNAi株系中NADPH酶活性和赤霉素合成前体物质丙酮酸含量显著降低。说明AVIN4正调控赤霉素合成影响水稻株高。综上所述,本研究克隆鉴定了抗稻瘟病基因Pii的功能,证明了Pii的功能需要两个NBS-LRR基因Pii-1和Pii-2。发现Pii对应无毒效应蛋白AvrPii在水稻中靶调蛋白基因AVIN4同时调控水稻抗病性和株高。在抗病基因Pii不存在时,AVIN4负调控水稻对稻瘟菌的抗性;在抗病基因Pii存在时,AVIN4可能正调控水稻抗性。同时,AVIN4通过参与赤霉素的合成,正调控水稻株高性状。这些发现为深入认识水稻稻瘟菌抗性基因Pii及其无毒基因AvrPii间的互作识别分子机制提供了新的证据,也为水稻抗病分子育种提供了新的基因资源。