自然条件下,植物受到细菌、真菌、病毒和昆虫的危害时,可严重地影响到植物品质与产量。与化学防治相比, 利用抗病基因进行植物病原菌防治是一种更为有效和安全的手段。半夏属植物是天南星科多年生草本,生物活性成分主要含生物碱、凝集素蛋白等。半夏属植物凝集素蛋白具有抗虫、抗病原微生物等生物学活性。根据内共生理论,植物内生真菌可产生与宿主相似或相同的次生代谢产物。因此,发掘更多的半夏属植物凝集素基因,研究其抗菌机制：通过半夏凝集素基因和次生代谢产物合成基因靶向筛选半夏内生真菌中产对植物病原菌具有抑制作用的活性菌株,可将其作为植物病原菌生物防治的微生物农药。这在植物防治病原微生物上具有重大的应用价值和理论指导作用,同时,对半夏资源科学合理利用和保护具有重要的意义。植物枯萎病是尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum引起的维管束病害,因尖孢镰刀菌为土传真菌且其厚垣孢子可使F. oxysporum休眠直至土壤条件合适再萌发,在农业上防治难度较大。通过探究拟南芥对尖孢镰刀菌的抗(感)病基因的致病机制,有助于完善植物对尖孢镰刀菌防御机制的理解,具有一定的科学意义。本论文以半夏属植物凝集素和拟南芥SWI-SNF相关的染色质结合蛋白基因为研究对象,对其基因功能和致病机理做了相关的研究,取得的主要结果如下：1.克隆了半夏属植物凝集素基因(即半夏凝集素基因PTA、掌叶半夏凝集素基因PPA、滴水珠凝集素基因PCA、石蜘蛛凝集素基因PIA和盾叶半夏凝集素基因DYA)的DNA全长,序列分析发现,半夏属植物凝集素的氨基酸序列相似性较高,均含3个甘露糖结合位点和2个保守的B-lectin结构域；以半夏属5个种植株cDNA为模板,克隆了不含信号肽的半夏属五种植物凝集素并在体外进行原核表达,结果表明,五种半夏属植物凝集素重组蛋白分子量大小差异不大,范围在27-28 KDa之间,在终浓度为0.8 mmol·L-1的IPTG诱导2 h可实现融合蛋白的高效表达,且该凝集素家族蛋白以包涵体的形式存在。同时,采用重叠PCR技术对PTA的三个甘露糖结合位点进行突变(PTA突变后的基因分别命名为MBS1、MBS2和MBS3),将突变后的MBSs基因在体外进行原核表达。结果表明,突变后的半夏凝集素重组蛋白二级结构的组成与分布上无差异,分子量大小均约为27 KDa,且以包涵体的形式存在。2.分别构建了半夏属植物凝集素和MBSs凝集素蛋白的植物表达载体,将其在烟草中进行瞬时表达,亚细胞定位的结果表明,半夏属植物凝集素蛋白的亚细胞定位不同,其中,半夏凝集素蛋白均匀分布在质膜,掌叶半夏凝集素蛋白点状分布在细胞膜,其余三种半夏属植物凝集素蛋白虽质膜上分布但分布具有不均一性；当PTA甘露糖位点突变后,其亚细胞定位也发生变化,除定位于细胞膜外,突变后的半夏凝集素蛋白围绕细胞核形成ER环(endoplasmic reticulum ring)。在烟草叶片上瞬时表达半夏凝集素蛋白和p11300-35S-eYFP,36 h后用flg22诱导活性氧爆发(ROS),结果表明,瞬时表达半夏凝集素蛋白和对照(pI1300-35S-eYFP)的烟草叶片在受到flg22诱导后均可产生ROS,但其诱导量存在显著地差异。瞬时PTA、PPA、PCA和DYA的烟草被诱导产生的ROS均显著高于对照,其中瞬时表达PTA的烟草叶片可被诱导产生更高的ROS,瞬时表达PPA和PCA的次之；瞬时表达PIA的烟草被诱导产的ROS量显著低于对照。当PTA甘露糖位点突变后,瞬时表达MBS1的烟草叶片被诱导产生的ROS显著低于瞬时表达PTA、MBS2和MBS3的,且瞬时表达后三者的烟草叶片被诱导产生的ROS量无明显差异。3. 以半夏为研究对象,采用组织块法分离半夏内生真菌,通过内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)序列初步鉴定分离菌株；以半夏内生真菌的半夏凝集素基因(Pinellia ternata agglutinin, PTA)、非核糖体多肽合酶基因(non-ribosomal peptide synthetase gene,NRPS)和聚酮合酶基因(polyketide synthase,PKS)为靶标基因定向筛选具有合成次生代谢产物潜力的半夏内生真菌；选择小麦赤霉病菌、尖孢镰刀菌西瓜专化型、水稻稻瘟病菌、玉米纹枯病菌、黄瓜炭疽病菌和番茄灰霉病菌为供试植物病原菌,采用平板对峙法初步测定筛选出具有抑菌活性的半夏内生真菌；采用菌丝生长法对其发酵液的抑菌活性进行复筛。从半夏的健康叶、茎和块茎中分离得到81株内生真菌,其中,叶中分离纯化得到40株内生真菌；茎中分离纯化得到17株内生真菌：块茎分离纯化得到24株内生真菌。根据ITS序列初步鉴定为7目,11科,18属,其中,以枝孢属Cladosporium和青霉属Penicillium为优势种群,而ZH15和ZH77可能为新种。从分离菌株中筛选出36株活性菌含有I型PKS基因,11株活性菌含有NRPS基因,其中,有3株菌同时具有PKS基因和NRPS基因；部分内生真菌中扩增出了PTA基因。有34株内生真菌对1种或多种植物病原真菌有不同程度的抑制作用,具有较广的抑菌谱,占菌株总数的42.0%；半夏节菱孢属内生真菌菌株ZH13和ZH35抗菌谱较广且其发酵液可以抑制灰霉病菌和小麦赤霉病菌菌丝的生长。4.以拟南芥SWI-SNF相关的染色体结合蛋白(SWI/SNF-related chromatin bindingprotein,基因号为：Atlg20240,下文简称为SWI-SNF基因)为研究对象,分析其生物信息学及在器官中的表达谱,结果表明,该基因启动子中含有多个植物激素的响应元件；该基因的表达无器官特异性,在拟南芥的根、叶和花中均有表达,但表达量较低。5.鉴定了SWI-SNF基因两份纯和的swisnf T-DNA插入突变体,并构建了SWI-SNF过量表达突变体和回复突变体。接菌实验表明,相较于Col-0而言,突变体对F. oxysporum的抗性水平提高,而过量表达突变体在接种F. oxysporum后更为敏感,突变体的互补实验表明,其互补突变体的抗菌表型与野生型差异不明显,说明SWI-SNF在拟南芥抗F. oxysporum过程中起重要作用。6.外源MeJA处理Col-0,利用实时荧光定量PCR技术检测SWI-SNF的表达情况,结果表明, SWI-SNF表达受MeJA诱导；用外源MeJA分别处理野生型Col-0、coil、lbd20和myc2突变体24 h,利用qRT-PCR技术检测SWI-SNF的表达情况,结果表明,SWI-SNF的表达依赖于COIl和MYC2;用外源MeJA分别处理Col-0和swisnf突变体24 h,利用qRT-PCR技术检测JA信号通路上的标记基因的表达量。结果表明,JA信号通路的防御基因,如JAZ5、JZA10、VSP2、Thi2.1、PDFl.2等在突变体中被更为显著地被诱导。7.外源SA处理Col-0,利用qRT-PCR技术检测SWI-SNF的表达情况,结果表明,SA处理后SWI-SNF的表达量显著提高；分别用SA处理Col-0和npr1-2突变体24 h,检测SWI-SNF基因的表达量。结果表明,SWI-SNF基因的表达依赖于NPR1；分别SA处理Col-0和swisnf突变体24 h,检测SA信号通路上标记基因的表达量。结果表明,PR1、PR2和PR5基因在swisnf突变体中更为显著地被诱导。8. F. oxysporum分别接菌Col-0和swisnf突变体,采用qRT-PCR检测JA和SA信号通路上防御基因的表达量。结果表明,JA信号通路的JAZ5、JAZ10、VSP2、Thi2.1等基因和SA信号通路上防御基因的PR1、PR2和PR5在swisnf突变体中被更为显著地诱导。9.同源序列比对发现,拟南芥SWI-SNF相关的染色体结合蛋白家族SWI-SNF1基因(基因号为：Atlg20290)与SWI-SNF基因的氨基酸同源性为51%,且位于SWI-SNF基因下游10000 bp处,鉴定了SWI-SNF1基因1个纯和突变体,其对F. oxysporumx具有抗性,且不受SA和JA诱导。构建了swisnfl swisnf3双突变体,抗菌实验表明,抗病表型在swisnf1 swisnf3双突变体的累加效应不明显。