大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)是一种可引起维管束病害的土传性植物病原菌。大丽轮枝菌寄主广泛,可侵染数百种双子叶植物引发黄萎病,其中包括多种经济作物,如棉花、马铃薯、番茄、莴苣等。因此探究大丽轮枝菌致病相关基因并阐明其分子机制是当前研究的热点。活性氧(reactive oxygen species,ROS)的积累是高等植物抵御病原菌侵染的一种普遍的防御机制。病原菌进化出基于超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的ROS清除系统,抵御寄主植物防御反应产生的胞内外ROS,使病原菌突破寄主植物的防御系统,成功侵染并定殖于寄主中。但SOD基因家族在大丽轮枝菌中的作用尚不明确。前期研究发现,棉花组织诱导的大丽轮枝菌分泌液中存在大量致病相关蛋白,其中无信号肽的Cu/Zn-SOD(VdSOD1)表达上调3.95倍,提示VdSOD1可能在大丽轮枝菌与寄主相互作用及致病力中发挥作用。因此,本文围绕VdSOD1的分泌特性与致病力功能,进行了详细的研究。取得的主要研究结果如下:1.酵母信号肽追踪实验(the yeast signal trap assay)证明VdSOD1不具有信号肽。Western blot结果显示VdSOD1能够在大丽轮枝菌分泌液中检测到;激光共聚焦显微镜观察结果表明VdSOD1在侵染过程中能够转运到寄主表皮细胞外周。说明无信号肽的VdSOD1可有效分泌到胞外。2.为进一步研究VdSOD1的功能,构建了VdSOD1缺失突变体ΔVdSOD1。发现ΔVdSOD1对胞内活性氧产生剂甲萘醌(menadione)表现出高敏感性,说明VdSOD1能够清除胞内ROS;ΔVdSOD1侵染的棉花根系与野生型菌株侵染的棉花根系相比,超氧阴离子的积累明显增加,说明VdSOD1也能够清除寄主防御反应中产生的胞外ROS。因此,VdSOD1是一个既可在胞内又可在胞外发挥作用的双功能SOD蛋白。3.致病性试验表明,ΔVdSOD1对棉花和烟草的致病力均较野生型显著下降,VdSOD1的缺失影响了大丽轮枝菌在寄主中的定殖。说明VdSOD1是大丽轮枝菌致病性所必需的。综上所述,VdSOD1是大丽轮枝菌无信号肽类分泌蛋白。既能够清除胞内ROS又能够清除寄主防御反应产生的胞外ROS。尽管VdSOD1不是大丽轮枝菌正常生长发育所必需的,但它的存在对大丽轮枝菌的毒力功能有重要影响。