由疫霉菌(Phytophthora spp.)侵染引起的植物疫病是一种土传毁灭性病害,在全球范围内分布广泛,常给作物生产造成严重损失。目前,针对植物疫病的农业技术防治手段和化学防治手段的效果都不理想,而利用植物自身抗性是防治植物疫病等病害的有效途径。因此,开发利用疫霉菌中具有植物免疫抗性诱导作用的效应蛋白(effectors)对于植物疫病等病害的防治具有重要价值,对于保障农业生产安全具有重要意义。PcF/SCR类效应蛋白作用于植物质外体空间,但其影响植物免疫抗性的作用尚不清楚。本文以恶疫霉(P.cactorum)的效应蛋白SCR96为研究对象,开展了以下研究:(1)为分析SCR96在恶疫霉侵染过程中的作用,利用CRISPR/Cas9技术敲除恶疫霉scr96基因,测定基因缺失对恶疫霉致病力的影响。结果显示,scr96基因的敲除显著削弱了恶疫霉对寄主植物的致病力,说明SCR96在恶疫霉侵染植物的过程中发挥重要作用。(2)为验证SCR96是否具有引起植物细胞死亡(plant cell death,PCD)的活性,利用农杆菌介导的瞬时表达、酵母以及哺乳动物细胞表达分析SCR96在植物中的表型。结果显示,异源表达的SCR96可以在茄科植物中诱导PCD;卵菌中SCR96的同源蛋白诱导PCD存在着功能分化。(3)为明确SCR96的功能区段,通过酵母蔗糖酶分泌实验、删除/替换突变以及胞间液分析实验,分析SCR96的信号肽(signal peptide,SP)功能及其引起PCD的关键功能区段。结果显示,SCR96具有一个由23个氨基酸组成的功能性信号肽,负责引导成熟蛋白分泌到质外体空间发挥诱导PCD的功能;诱导PCD的关键片段是第43至73位的氨基酸,并且由8个半胱氨酸残基连接形成的四对二硫键对于蛋白发挥其PCD诱导功能至关重要。(4)为明确SCR96诱导PCD所依赖的信号通路,利用病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术将本氏烟(Nicotiana benthamiana)不同防卫信号通路中的关键基因分别进行瞬时沉默,并在基因沉默植株中验证SCR96的PCD诱导功能。结果显示,SCR96发挥PCD功能依赖HSP90和SGT1介导的信号途径。(5)为分析植物识别SCR96后的反应,利用农杆菌介导的瞬时表达以及酵母表达蛋白处理植物,分析植物活性氧、胼胝质及其抗性基因的变化。结果显示,SCR96会诱导植物活性氧迸发、胼胝质沉积、防卫相关基因上调表达等免疫反应;进一步在SCR96处理过的植物上接种辣椒疫霉(P.发现SCR96处理激活本氏烟和番茄(Solanum lycopersicum)的免疫反应,对于辣椒疫霉的侵染表现出更强的抗性。结果显示该蛋白具有开发成植物免疫诱抗剂的潜力。本论文明确了 PcF/SCR类效应蛋白SCR96在恶疫霉侵染植物过程中起着重要的作用,以及具备的诱导植物免疫抗性的功能。研究结果不仅为认识恶疫霉与植物胞间互作机制提供了重要的实验数据,而且为开发新型的植物免疫诱抗剂提供了重要的蛋白资源。