大豆[Glycine max（L.）Merr]广泛栽培于世界各地,是重要的粮食作物之一,同时也是重要的植物蛋白质来源及食用油的原料。大豆种植过程中经常因为病害导致产量损失,品质降低,从而导致经济损失。其中大豆疫霉根腐病（Phytophthora root rot,简称PRR）是最严重的病害之一。大豆疫霉根腐病是由土传卵菌大豆疫霉菌（Phytophthora sojae Kaufmann&Gerdemann,简称P.sojae）引起的具有毁灭性的病害,在世界各地大豆种植区广泛发生,造成大量的经济损失。利用抗耐品种是防治大豆疫霉根腐病最有效最环保方法。为此研究人员进行了大量的抗源筛选和抗性基因发掘工作并定位到了大量抗性基因（Rps）旨在培育新的抗病品种。然而,对于已定位到的Rps基因的分离克隆、Rps基因介导的分子抗病机制、育种应用等研究还尚少。了解Rps基因介导的分子抗病机制能够为后续的功能研究工作指明方向并为育种工作提供新的思路从而加速育种进程,同时也利于克服完全抗性基因有效时间短、可能造成减产等局限性从而培育具有更持久更光谱抗性且稳产的品种。本研究利用RNA-Seq和GC-MS技术平台,对两种对大豆疫霉菌具有不同抗性的大豆材料:南农10-1（抗病材料,R）和06-070583（感病材料,S）经大豆疫霉菌株JS08-12不同时长（12 h和36 h）侵染后的转录组和代谢组响应进行了探索。其中抗病材料南农10-1中包含完全抗性基因RpsJS。转录组和代谢组分析可能发掘到抗病相关基因和潜在的抗性物质,同时能够为探索RpsJS基因介导的分子抗病机制奠定基础。本研究主要结果如下:1.RNA-Seq测序、抗病相关差异基因筛选及RpsJS候选基因表达分析利用RNA-Seq测序平台我们构建了感抗大豆材料受不同时长大豆疫霉菌侵染后的基因表达谱,通过与相对应的样品对照基因表达谱进行比较共有9,809个基因的表达水平在大豆疫霉菌侵染后发生显著变化,S12比较组有822个差异表达基因（Differentially expressed gene,简称 DEG）（343 个上调表达、479 个下调表达）,S36 比较组有9,218个DEG（3,816个上调表达、5,402个下调表达）,R12比较组有69个DEG（45个上调表达、24个下调表达）,R36比较组有1,489个DEG（576个上调表达、913个下调表达）;通过比较抗感材料的基因表达谱发现2,077个基因的表达水平在抗感材料间存在显著差异,RS12比较组有1,219个DEG（506个上调表达、713个下调表达）,RS36比较组有1,140个DEG（787个上调表达、353个下调表达）。通过对差异表达基因的GO、KEGG pathway富集分析,发现抗感两种材料在转录水平对大豆疫霉菌侵染的响应的差异主要体现在植物激素信号转导、植物-病原菌互作（涉及转录因子、抗病相关基因等）、物理防御、抗病物质代谢等方面;同时植物-病原菌互作、物理防御、抗病物质代谢等方面也是抗感材料间主要差异,这些方面可能是RpsJS介导的抗病机制的主要组成部分。对相关差异表达基因进行了整理发现ET、AUX和ABA信号转导途径,WRKY、ZFP、MYB和ZIP转录因子,病程相关蛋白如PR9、PR14和几丁质酶;角质层加固、细胞壁重构等可能是RpsJS基因介导的分子抗病机制的组成部分。RNA-Seq分析显示14个RpsJS候选基因中有10个候选基因具有表达水平;利用qRT-PCR对这10个候选基因进行进一步表达分析。结果显示RNA-Seq和qRT-PCR两种方法所得结果较为一致,尤其是表达变化趋势高度一致。其中3个基因:Glyma18g51930、Glyma18g51950、Glyma18951960在抗病材料中的表达水平显著高于感病材料中的表达水平,差异倍数在5倍以上;其余7个候选基因无论是在大豆疫霉侵染之后还是抗感材料间表达水平均无显著差异。这3个抗感材料间存在表达差异的候选基因注释均为Disease resistance protein RPP13/Arabidopsis thaliana,属于含有NBS-LRR结构的R基因。由此推测RpsJS基因极可能是含有NBS-LRR结构的R基因。2.GC-MS及潜在抗性物质筛选利用GC-MS平台,一共鉴定到了 311个代谢物,通过采用多维分析（O）PLS-DA和单维分析（t检验）发现118个代谢物在大豆疫霉侵染后呈现差异积累和/或在抗感材料间含量存在显著差异。其中96个代谢物在受大豆疫霉菌侵染后呈现差异积累,S12比较组有21个差异代谢物（14个上调积累,7个下调积累）,S36比较组有58个差异代谢物（25个上调积累,33个下调积累）,R12比较组有24个差异代谢物（11个上调积累,13个下调积累）,R36比较组有22个差异代谢物（11个上调积累,11个下调积累）;50个代谢物的含量在抗感材料间存在显著差异,RS12比较组有37个差异代谢物（21个上调积累,16个下调积累）,RS36比较组有22个差异代谢物（13个上调积累,9个下调积累）。此外,28差异代谢物不仅响应大豆疫霉菌的侵染呈现差异积累,而且在抗感材料间本身含量就存在显著差异。根据这些代谢物对大豆疫霉菌侵染的响应模式和在抗感材料中含量差异情况,我们筛选出了一些潜在的抗性物质,主要包括糖类,如松三糖、左旋葡聚糖、赤藓糖、海藻糖、异麦芽糖和蔗果三糖等;有机酸,如枯酸、草酸和2-甲基延胡索酸等;氨基酸衍生物,如酪胺、N-甲酰-L-甲硫氨酸、N-α-乙酰-L-鸟氨酸、苯乙醛、吲哚-3-乙酰胺、4-羟基苯甲酸、反式-4-羟基-L-脯氨酸、苏式-beta-羟基天冬氨酸和S-羧基半胱氨酸等;次生代谢物,如甘露醇、辛醛、大豆甙元。本研究还试图以KEGG pathway为媒介整合转录组数据和代谢组数据,但结果发现两个组学数据关联性不高,分析其原因一方面是因为技术限制目前代谢组检测通量不能跟转录组测序通量匹配;另一方面转录水平和代谢水平对大豆疫霉菌的侵染响应敏感度不同,代谢组对于内外因素的响应较之转录组敏感,调整速度更快,而且基因表达不可检测的差异可能导致代谢水平的变化得到放大而在代谢水平检测到。3.RpsJS基因介导的分子抗病机制根据筛选到的抗性相关差异表达基因和潜在的抗性物质推导了 一个可能的由RpsJS基因介导的分子抗病机制。首先,RpsJS基因很大可能是一个R基因,因此整个抗病机制始于RpsJS基因大豆疫霉菌侵染的感知,从而激发后续的一系列抗病响应。这一系列抗病响应包括植物激素信号转导,转录因子,病程相关蛋白,角质层加固、细胞壁重构,抗性物质的积累。PR9和PR14基因的上调表达有助于细胞壁重构和角质层加固,寡聚糖通常在细胞壁中起着信号物质的作用同时也是细胞壁的组成成分,细胞壁重构和角质层加固相关基因的响应模式显示其积极响应大豆疫霉侵害,由此可见细胞壁重构和角质层加固在RpsJS介导的抗病机制中至关重要的作用。