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大豆疫霉是一种半活体营养菌,能引起大豆根茎腐烂病。此微生物与真菌相似,能够快速克服寄主的防卫反应,涉及到多种机制。大豆疫霉的基因组为95Mb,能够编码上千个效应分子,它们进入寄主植物细胞促进病原菌的侵染与定殖。这些效应分子主要包括两类：分泌进入植物细胞间隙的质外体效应分子和转运进入植物细胞内的胞内效应分子,他们作用于不同的亚细胞结构。其中CRN是一类在植物病原卵菌中保守的胞内效应分子。大豆疫霉编码CRN效应分子的基因在侵染阶段高度上调表达,说明他们对致病性具有重要作用,但是我们对这类效应分子的作用机制还知之甚少。在本研究中,我们选择了3个效应分子(PsCRN70、PsCRN161和PsCRN115)通过在本氏烟中稳定表达研究了它们的功能。发现它们都定位在植物细胞核内,可以抑制由多种激发子诱导的细胞死亡,其中PsCRN70可以抑制植物的抗病反应促进病原菌的侵染,而另外两个效应分子能提高本氏烟的抗病和非生物逆境胁迫能力。主要结果和结论如下：1. PsCRN70能抑制本氏烟的抗病反应。分别利用瞬时和稳定表达技术,我们将PsCRN70在本氏烟中异源表达,发现它主要定位在植物细胞核中,可以抑制由BAX,PsAvh241, PsCRN63, PsojNIP以及R3a/Avr3a等激发子诱导的细胞死亡。病原菌接种发现,该基因的表达可以显著提高烟草疫霉的致病能力。同时,转基因植株中H2O2积累量显著降低,防卫反应相关基因(PR1b、PR2b、ERF1和LOX)的表达量也显著下降。上述结果表明效应分子PsCRN70是一个能抑制植物多种防卫反应途径的效应分子,能促进病原菌的侵染,具有毒性功能。2. PsCRN161能改善本氏烟对生物和非生物逆境的抗性.在本氏烟中瞬时和稳定表达PsCRN161基因,发现该效应分子定位于植物细胞核内,能够诱导防卫相关基因PR1b、PR2b、ERF1以及LOX上调表达,提高植物对橡树疫霉以及辣椒疫霉的抗性。与转GFP的阴性对照转基因植株相比,PsCRN161转基因植株的H2O2积累量以及活性氧相关基因的表达量均显著升高,而且通过生理学的统计分析也证明了PsCRN161的转基因植株对盐胁迫以及干旱胁迫的耐受性也有所提高。在本氏烟中过表达PsCRN161效应分子,也能够抑制由卵菌以及细菌效应分子引起的细胞死亡过程。本研究利用大豆疫霉来源的基因对植物进行遗传修饰,改善了转基因植株对生物和非生物逆境的抗性,为植物的抗逆分子育种提供了可用的功能基因。3. PsCRN115能促进本氏烟的抗病、抗旱和抗盐胁迫能力。本研究获得了转入大豆疫霉PsCRN115效应分子的转基因本氏烟植株,发现PsCRN115定位于植物细胞核内,且能提高防卫相关基因PR1b、PR2b、ERF1以及LOX的相对表达量,显著改善了转基因植株对烟草疫霉以及辣椒疫霉的抗性。与转GFP的阴性对照转基因植株相比,PsCRN115的转基因植株的H2O2积累量升高,且活性氧清除相关基因如CAT、APX、SOD和GST,以及活性氧产生相关基因如RbohA和RbohB的表达量均显著升高。而且通过生理学实验证明PsCRN115转基因植株对盐胁迫以及干旱胁迫的耐受性也有所提高。表明PsCRN115效应分子能够通过调控植物细胞的防卫信号途径来抑制病原菌的侵染和提高对非生物逆境的抵抗能力。上述结果明确了效应分子在植物中的功能,有助于理解疫霉菌的致病侵染机制,也为转基因抗性育种提供了可用的功能基因。