苹果褐斑病(Marssonina mali)是我国苹果树生长季节最主要的病害之一,导致早期落叶,严重影响苹果的产量和品质。糖作为植物中重要的能量物质和结构组成,也是植物体内重要的信号分子和渗透调节物质,调控着植物体内成千上万的基因表达,参与了植物对病原菌入侵的响应。为探明苹果叶片中蔗糖和山梨醇与褐斑病抗性的关系,本文分析了褐斑病接种条件下苹果叶片可溶性糖含量及糖代谢关键基因SUSY等表达的变化,研究了山梨醇/蔗糖改变的转基因苹果及不同碳源饲喂对苹果褐斑病抗性的影响,并探索了苹果不同种质资源间叶片糖含量与褐斑病抗性的关系,主要结果如下:1.感病品种‘太平洋玫瑰’(M.domestica Borkh.cv.Pacific Rose/PR)和抗病种‘山定子’(Malus baccata Borkh./S)叶片糖含量和糖代谢对褐斑病入侵的响应结果表明:感病品种‘太平洋玫瑰’叶片接种褐斑病后,蔗糖与葡萄糖含量均表现为先下降后上升,且蔗糖含量和葡萄糖含量接种后期均高于未接种,但在‘山定子’中无明显变化。对糖转运和代谢基因的表达分析发现,两个品种在接种褐斑病菌后SWEET基因表达均下降,其中,MdSWEET1.1/1.2、MdSWEET2.4、MdSWEET3.9和MdSWEET3.10的表达变化最为明显,均表现为接种72 h后表达显著降低。接种后随时间的延长,MdSDH1和MdSPS表达量上调。这些结果表明,褐斑病接种对不同抗性材料叶片糖含量影响不同,且对感病品种糖酸含量影响较大,同时也表明糖代谢基因可能参与了叶片对褐斑病原菌的响应调控。2.为探明蔗糖和山梨醇在苹果褐斑病抗性中的作用,本论文分析了叶片蔗糖和山梨醇合成分别抑制的转基因苹果对褐斑病的抗性,并研究不同碳源饲喂苹果叶片对褐斑病抗性的影响。结果表明,与野生型相比,山梨醇合成抑制转基因株系山梨醇含量降低、蔗糖含量增加,抗病性下降,抗病基因表达下调,同时蔗糖合成抑制的转基因苹果叶片中山梨醇含量增加、蔗糖含量下降,抗病性增加,但抗病相关基因表达也下调,且幅度较大。这说明蔗糖和山梨醇含量对褐斑病的调控可能通过抗病基因以外的机制进行。糖饲喂试验进一步表明,饲喂蔗糖后‘嘎啦’苹果叶片褐斑病发病加重,而饲喂山梨醇叶片褐斑病发病较轻。同时,饲喂蔗糖和山梨醇后抗病基因的表达均低于ck叶片,这些结果表明,苹果叶片中山梨醇参与了对褐斑病的抗性,但其作用机制与相关的抗病相关基因表达关系不大。3.为进一步确定糖及糖醇含量与苹果对褐斑病抗性的关系,在课题组前期抗病性评价的基础上,本论文对33种野生种质资源和15种品种种质资源叶片进行了可溶性糖酸含量测定及其与抗病相关性分析。结果表明,无论在野生种质资源还是栽培品种中叶片山梨醇、蔗糖、葡萄糖及苹果酸的含量均与抗病性不存在明显的相关性,但山梨醇的相关性明显高于蔗糖。4.以上的基因表达分析发现,SUSY基因的表达受褐斑病接种的诱导,为系统分析SUSY在糖代谢和抗病中的作用,本论文系统分析了苹果基因组中SUSY家族基因结构及其表达特性。结果表明,苹果中的11个MdSUS基因分为三个类型,分别为SUS I,SUS II和SUS III,具有10-14个内含子。表达分析发现,这些MdSUSY在苹果不同组织及果实发育过程中表达模式不同,其中MdSUS2.1在果实中高度表达。在褐斑病接种过程中,MdSUSY1-4表达均受褐斑病的高度诱导。这些结果表明,不同的MdSUS基因可能在源-库之间的糖代谢和糖利用水平上扮演着不同的角色。