杨树溃疡病是引起杨树枝干皮层局部坏死的病害,目前已成为我国杨树人工林发展的主要障碍之一。有关杨树的抗病机制,一些学者进行了大量的研究,在寄主诱导抗病机制和病原菌的致病机制研究取得了一系列研究成果。但鉴于互作系统本身的复杂性,要想深入探究植物与病原菌互作的响应机制,阐明其中蕴含的分子机理,需要进一步深入开展关于基因调控机理、蛋白质表达模式和功能、及次生代谢种类和变化等方面的研究。次生代谢产物是基因和蛋白质表达变化的最终体现和放大,次生代谢物的种类和含量反映机体系统的生理和病理状态。大量研究也表明,植物的抗病性决定于体内抗病基因的存在和这些基因表达的速度、程度以及基因表达所产生的抗病物质的量,而蛋白质的差异表达和次生代谢产物的种类和含量变化正是基因表达的速度、程度的体现。为了进一步阐明杨树与溃疡病菌互作分子机制,本文对感、抗因杨树受溃疡病菌侵染后次生代谢产物和蛋白质表达差异进行了研究,主要研究结果如下：(1)用高效液相色谱对毛白杨和北京杨接种溃疡病菌后的次生代谢产物进行定性分析,结果表明其次生代谢产物的种类存在显著差异。毛白杨接种溃疡病菌后与对照相比,检测出增加6个差异峰；北京杨相反在接种溃疡病后峰数量减少6个；毛白杨与北京杨之间共检测出55个差异峰,其中包括仅在毛白杨中出现的33个、北京杨中出现的22种；按照接种与对照来分,完全不接种条件下检测出30个、在接种培养基后出现的11个,在接种溃疡病菌后出现的14个。(2)用标准物作对照,毛白杨中鉴定出15种次生代谢产物,北京杨中鉴定出13种,其中毛白杨和北京杨都存在的有11种次生代谢产物,其分别是香豆酸、苯甲酸、没食子酸、阿魏酸、儿茶酸、对羟基苯基酸、邻苯二酚、苯酚、芦丁、桑色素、槲皮素；寄主专化性的为6种,包括毛白杨中4种(咖啡酸、绿原酸、水杨酸、肉桂酸)和北京杨中的2种(异鼠李素、山奈酚)。(3)为进一步了解上述10种主要差异次生代谢产物(香豆酸、苯甲酸、没食子酸、阿魏酸、儿茶酸、对羟基苯基酸、邻苯二酚、苯酚、芦丁、桑色素)在杨树与溃疡病菌互作中的作用,对其在毛白杨和北京杨接种溃疡病菌0、24、48、72、96、120、144、168h的含量变化进行了测定分析,结果表明这10种物质在毛白杨和北京杨之间的变化差异很大,毛白杨中没食子酸、儿茶酸、对羟基苯基酸、阿魏酸含量迅速积累达到高峰值,苯酚、邻苯二酚和香豆酸的含量积累相对较慢,苯甲酸含量变化不明显；感病北京杨与之相反,邻苯二酚、阿魏酸、苯甲酸变化幅度相对较大。同一树种内,毛白杨中除桑色素接菌与对照之间变化差异不明显,其他变化差异都很大,北京杨中阿魏酸和香豆酸在接种溃疡病菌后低于对照,其余苯甲酸、没食子酸、儿茶酸、对羟基苯基酸、邻苯二酚、苯酚、芦丁7种产物都高于对照呈波动变化,总体上表现为接种溃疡病后这几种产物含量积累快于对照。(4)对上述10种主要差异次生代谢产物含量变化进行差异显著性分析。结果表明,同一树种内接菌与对照间及两树种之间其含量都存在显著差异。同一树种内,毛白杨受溃疡病菌感染后除邻苯二酚外,其他几种酚类物质的含量均有所提高,其中苯酚的含量与对照相比差异达到极显著水平,阿魏酸与香豆酸的含量与对照相比差异达到显著水平。北京杨受溃疡病菌侵染后与对照相比,阿魏酸和香豆酸的含量显著降低；其余几种酚类物质含量都有不同程度的升高。两树种之间,接种溃疡病菌后,毛白杨中苯酚、没食子酸、儿茶酸的含量极显著高于北京杨中的含量；其邻苯二酚、阿魏酸、苯甲酸和桑色素的含量极显著低于北京杨中的含量；其对羟基苯甲酸的含量显著低于北京杨的含量,其香豆酸和芦丁含量也低于北京杨但差异不显著。(5)用半制备色谱对感染后在两种杨树上具有明显峰值变化的未知物差异峰进行了分离,通过核磁(NMR)和高分辨质谱(HRMS)的结构鉴定、图谱解析和文献对照确认了5种差异化合物,其分别水杨苷(Salicin)、2’-O-乙酰基杨皮质素(2’-O-Acetylsalicorti)、甲酰水杨苷(Tremuloidin)、白杨苷(Populin)、特里杨苷(Tremulacin),这5种物质都是酚苷类化合物,是毛白杨和北京杨之间差异显著的化合物,其中2’-0-乙酰基杨皮质素(2’-O-Acetylsalicorti)和甲酰水杨苷在毛白杨和北京杨之间的相对差异达100%,即同样条件下在北京杨上没检测到。另外,以已鉴定的5种化合物的结构及其质谱裂解规律为基础,通过HRMS又推测了其他10种同系列物质,这10种差异物质中的9种化合物的相对差异达100%。(6)用双向凝胶电泳技术,对毛白杨和北京杨受溃疡病菌侵72h后蛋白质表达差异进行了初步研究。结果得到了良好的电泳图谱,有较高的重复性,说明蛋白提取效果较好。用ImageMaster 2D Platinum软件比较双向凝胶电泳图谱,两树种之间检测到35个3倍差异的蛋白质点。同一树种内,毛白杨接种溃疡病菌后与对照相比检测到14个3倍蛋白质差异点；北京杨接种溃疡病菌后与对照相比检测到18个3倍蛋白质差异点。(7)为了鉴定出较多的杨树溃疡病菌抗性相关蛋白质,用无标记(Label-free)定量方法对杨树受溃疡病菌侵染后蛋白质的差异表达进一步分析研究。结果共鉴定出了606个差异蛋白,并对其进行了功能分类,其中包括毛白杨接种溃疡病后上调蛋白205个、下调蛋白186个；北京杨接种溃疡病菌后上调蛋白84个、下调蛋白302个。毛白杨与北京杨之间,对照毛白杨含量显著高于对照北京杨的蛋白190个、低于对照北京杨的蛋白192个；接种溃疡病后毛白杨含量显著高于北京杨的蛋白352个、低于北京杨的蛋白153个。这些即在种内存在又在种间存在的差异蛋白中包括18个植物与病原菌互作相关蛋白、10个过氧化蛋白、苯丙氨酸合成与代谢相关蛋白31个,最后对在植物与病原菌互作中和苯丙氨酸合成代谢相关蛋白进行了通路分析,得到了这些蛋白的功能位置和途径。总之,本研究首次对杨树受溃疡病菌感染后的差异次生代谢产物和蛋白质的差异表达进行了相对系统而全面的研究。针对次生代谢产物,首先通过定性分析找出了毛白杨和北京杨受溃疡病菌侵染后次生代谢产物的种类；然后用标准物作对照鉴定了其中一部分次生代谢产物并对其进行了定量分析；根据定量分析结果,对在两种杨树受溃疡病菌感染后变化比较大和两种杨树之间差异又比较大的10次生代谢产物进行了含量变化分析；最后对感染后在两种杨树上具有明显峰值变化的未知物差异峰进行了分离鉴定,确定了主要差异峰所代表的物质。通过这些研究不但找出了一些差异次生代谢产物的种类和含量及其变化规律,而且反映了杨树受溃疡病菌侵染后生理和病理状态。另外对未知差异次生代谢产物的分离和鉴定,更是杨树与溃疡病菌互作研究中的一个突破性进展,根据文献推断这类物质很可能是杨树对溃疡病菌的抗性物质。对杨树受溃疡病菌侵染后差异蛋白组学的研究,首先用双向电泳技术对蛋白质进行了提取和初步分析,然后在此基础上用无标记定量法进行了高通量差异蛋白的研究,最后鉴定出了大量的差异蛋白并进行了功能分类,这些不同功能差异蛋白代表了基因表达的种类和程度,同时也反映了次生代谢产物种类和含量变化的原因所在。最后又通过信号通路分析将互作中的基因-差异蛋白表达-次生代谢产物有机联系起来,这在一定程度上揭示了杨树抗溃疡病的分子机制,同时这些研究结果为进一步开展研究奠定了基础并带来了广阔的思路,将可能大大推进杨树与溃疡病菌机制的研究。