以禾谷镰刀菌为优势种的复合群引起的小麦赤霉病,是当前影响我国小麦产业的重大真菌病害。禾谷镰刀菌侵染小麦不仅造成产量的降低,其分泌的DON毒素残留在小麦及小麦制品中,是食品安全的严重威胁。禾谷镰刀菌初侵染源形成、侵染的起始以及毒素的产生均依赖于对环境和寄主的识别。G蛋白偶联信号途径是真核生物普遍存在的细胞内和细胞间信号传递途径,由G蛋白偶联受体、α,β和γ亚基组成的异三聚体G蛋白、下游信号通路以及各种信号调节蛋白组成。前期实验室系统解析了禾谷镰刀菌G蛋白偶联受体家族在生长发育及侵染产毒过程中的功能,但是关于其下游的信号传导途径还有待进一步研究。G蛋白与G蛋白偶联受体互作,是受体信号的接收器,同时也是负责胞内信号通路激活的开关,对真菌信号识别和传导网络的建成具有重要作用。禾谷镰刀菌的G蛋白由α,β和γ亚基组成,其中Gα亚基由GPA1,GPA2和GPA3这3个基因编码,而Gβ和Gγ则分别仅由一个基因编码,即GPB1和GPG1。利用数量有限的G蛋白实现复杂信号途径的精准传导,是禾谷镰刀菌赖以生存和致病的关键。为了揭示禾谷镰刀菌G蛋白的功能及下游传导途径,我们对其多个亚基的编码基因进行了基因敲除。我们发现gpa1突变体孢子萌发受限,有性生殖被阻断,侵染小麦穗的能力也大幅降低。除此之外,缺失GPA1的菌株对活性氧和细胞壁压力的胁迫下敏感性降低,容易被细菌吸附,表明GPA1在非生物逆境响应以及微生物互作中具有重要作用。利用Tp EY实验对GPA1的下游途径进行分析,发现Gpmk1 MAPK信号通路是GPA1的主要下游通路,而Mgv1和Hog1途径的激活同样与GPA1有关。相比之下,gpa2突变体菌丝生长、有性生殖仅呈现轻微缺陷,但是致病力严重降低。作为唯一的Gβ亚基的编码基因,Gpb1对禾谷镰刀菌的营养生长、有性发育及致病力均至关重要。相比基因敲除的菌株,过表达菌株并未出现显著表型,表明G蛋白的功能不依赖于其表达水平。为了进一步解析G蛋白精确调控下游通路的机制,我们以Gpa1为代表,通过点突变构建了具有不同过激活形式G蛋白的菌株。结果发现,不同过激活形式下,菌株的生长发育和致病均呈现了不同程度的缺陷。有意思的是,不同激活形式的G蛋白造成了不同下游信号通路的激活:42位甘氨酸突变为精氨酸的菌株激活了Gpmk1通路,178位精氨酸突变为半胱氨酸的菌株活化了Hog1级联通路,而204位谷氨酰胺突变为亮氨酸菌株激活了Mgv1级联通路,表明G蛋白很有可能依赖不同位点的激活形式来传递不同的信号。在禾谷镰刀菌中,我们还鉴定了一个类G蛋白,命名为Rack1。对Rack1进行敲除,发现突变体的营养生长、有性生殖以及致病力均有严重缺陷。通过Pull-down实验,筛选得到Rack1蛋白的互作蛋白。发现3条MAPK通路中的9个组分（3个MAPKKK,3个MAPKK以及3个MAPK）中,有多达6个与Rack1存在互作关系,表明Rack1可能参与到不同MAPK信号通路的交互作用中。此外还在Rack1上鉴定到4个磷酸化位点,这暗示了Rack1在介导下游通路激活的同时也受到了磷酸化等翻译后修饰的调控。综上所述,通过对禾谷镰刀菌G蛋白及类G蛋白的功能和下游传导途径的研究,揭示了以G蛋白信号为核心的胞内信号途径,初步阐明了禾谷镰刀菌调控自身生长发育、响应外界压力,启动侵染反应中的分子识别和信号传导机制。对基于干扰病原菌信号途径的防控策略的制定打下重要理论基础,为抗真菌剂研发提供了候选靶标。