香蕉枯萎病,又称香蕉巴拿马病,是一种严重危害香蕉的毁灭性病害,其病原菌为尖孢镰刀菌古巴专化型(Foc)。研究香蕉枯萎病菌致病的分子机理不仅有利于了解病原真菌-寄主的互作机理,而且为香蕉抗枯萎病育种提供理论指导,为开发新的杀菌剂提供新的靶标,从而最终控制香蕉枯萎病的危害。香蕉枯萎病菌致病相关基因的克隆和功能分析是研究香蕉枯萎病菌致病机制的一种快速且有效的途径。植物在与病原菌互作过程中,植物会产生一系列的防卫反应来抵御病原菌的入侵。在这些防卫反应中,快速、短时间内大量产生活性氧物质的现象,即氧化迸发现象(oxidative burst)是植物最早产生的可观察到的防御应答反应。本文研究了尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种(Foc4)入侵香蕉苗早期香蕉苗根部的活性氧迸发现象；克隆了4个Catalase基因,一个Foatf1基因和一个Foap1基因,并通过DNA同源置换分别敲除了Catalase P2, Foatfl基因和Foap1基因,并分析了基因缺失引起的Foc4表型和致病性变化,确定了Catalase P2、 Foatf1和Foap1基因在Foc4生长、发育和致病过程中的部分功能。主要研究结果如下：1.利用生物信息学方法鉴定了4个Catalase基因及Foatf1和Foap1基因,利用反转录PCR方法,克隆并测序获得了4个Catalase基因及Foatf1和Foap1基因的cDNA序列,并根据已有Foc4基因组序列与cDNA序列结果确定了Catalase P2及Foatf1和Foap1的基因结构；2.通过构建基因敲除载体和利用原生质体转化的方法,分别获得了Catalase P2、 Foatf1和Foap1的基因缺失突变体,并从DNA水平和RNA水平进行了验证。3.虽然Catalase P2的相对表达量在4个Catalase中最高,但Catalase P2基因缺失突变体△Catalase P2-1和△Catalase P2-2均对外源氧化胁迫不敏感,而且对香蕉苗的致病性也没有减弱；4. Foatf1基因缺失突变体菌落形态与野生型差别不大,但菌落颜色与野生型有差异,孢子明显变小,孢子萌发滞后。在液体PDB振荡培养情况下,无论是产孢量还是生长能力都弱于野生型B2菌株。接种离体叶片和盆栽巴西蕉苗根部表明Foatf1基因缺失突变体的致病力明显下降,Fatf1重新引入Foatf1基因缺失突变体后,突变体表型恢复。氧化胁迫及盐胁迫诱导野生型Foc4B2菌株及Foatf1基因缺失突变体表明Foatf1基因缺失突变体对氧化胁迫及盐胁迫均敏感,进一步的荧光定量PCR检测及过氧化氢酶活性检测发现转录因子Foatf1的缺失能降低过氧化氢酶基因表达；5.分别利用硫酸钛法、羟胺氧化法和DAB染色法检测了Foc4野生型B2菌株及Foatf1基因缺失突变体侵染后香蕉苗根部H2O2和O2的含量变化,结果表明,像其它绝大部分植物一样,在病原菌侵染香蕉苗早期,香蕉苗根部会发生活性氧迸发现象,作为对病原菌入侵时最早的防御反应；6. Foap1基因突变体菌落形态与野生型差别不大,但气生菌丝大量减少,相对于野生型菌株,Foap1基因突变体对氧化胁迫的敏感度不明显。接种离体的巴西蕉苗叶片和盆栽巴西蕉苗根部发现Foap1基因突变体的致病力明显下降,说明该bZIP型转录因子Foap1是香蕉枯萎病菌Foc4致病的必需基因,但与香蕉枯萎病菌入侵香蕉苗过程中的氧化胁迫应答无关。以上结果说明bZIP型转录因子Foatf1及Foap1均参与香蕉枯萎病菌Foc4的致病过程,其中,Foatf1是一个抗环境胁迫相关的转录因子,对病原菌Foc4在入侵香蕉苗早期香蕉苗根部产生的强氧化恶劣环境的生存下来并成功入侵寄主过程中扮演了至关重要的角色。Foap1也是一个参与Foc4成功入侵香蕉苗的重要转录因子基因,但与酵母的Yαp1及稻瘟病菌的Moap1不同的是,Foap1与病原菌和寄主相互作用过程中的氧化胁迫应答无关。Catalase P2可能在消除活性氧自由基中H202的过程中起主要作用,但由于多个同工酶的存在,Catalase P2基因的敲除对Foc4的致病性没有影响。