马铃薯（Solanum tuberosum L.）是全球第三大口粮作物,在保证粮食安全、消除贫困、增进人类健康等方面具有重要的作用。但马铃薯在生产中易受50余种病毒的侵害,其中,以马铃薯Y病毒（potato virus Y,PVY）危害最为严重,特别是在二次侵染或复合侵染时会导致马铃薯减产超过85%。病毒病无法实施有效的化学防治,加之我国缺乏完善的种薯认证体系,解析病毒的侵染机制,发掘和利用寄主重要感病因子,成为防治病毒病的重要策略之一。热激蛋白是一类分子伴侣家族,种类较多,参与植物生长发育和响应环境胁迫等过程。前人研究表明多个热激蛋白家族的多个成员在多种作物与不同病毒的亲和互作中作为感病基因发挥作用,同时实验室在马铃薯-病毒互作相关基因筛选中也发现部分热激蛋白基因出现明显的差异表达。然而,热激蛋白在马铃薯-病毒互作中的功能及作用机制尚未清楚。本研究系统分析了3个主要的热激蛋白家族基因在马铃薯-PVY互作中的表达模式,并筛选出多个影响PVY侵染的热激蛋白基因,相关结果为解析PVY的侵染机制以及创新病毒防治策略奠定了基础。主要研究结果如下:1.在马铃薯全基因组水平上共鉴定到89个DnaJ基因、20个HSP70基因和7个HSP90基因,并对StDnaJ家族的生物信息进行了系统的分析。StDnaJ家族可以分为4种类型和6个亚家族;在进化上,StDnaJ家族内有8个基因发生了基因重复事件;启动子分析发现,StDnaJ家族拥有丰富的响应逆境和激素的顺式调节元件。这些结果表明了StDnaJ基因家族在进化上以及响应逆境胁迫的多样性。2.以马铃薯感病品种E3和Exploits为研究材料,通过RNA-seq分析发现,StDnaJ17、StDnaJ28、StDnaJ43、StDnaJ72、StHSP70-6、StHSP70-19和StHSP90.5在高温和PVY系统侵染下均呈现显著的上调表达。进一步在本氏烟草中瞬时沉默分析显示,StDnaJ17、StDnaJ72、StHSP70-6和StHSP90.5同源基因沉默后,PVY的侵染受到了明显的抑制,表明这些基因在本烟草中是作为感病基因发挥作用。3.通过稳定遗传转化体系获得了干涉StDnaJ72和StHSP70-6表达的转基因株系。病毒接种实验显示,PVY的侵染在2个干涉转基因株系中均受到了显著地抑制,表明StDnaJ72和StHSP70-6是参与PVY侵染的重要感病因子。4.亚细胞定位显示,StDnaJ72定位于细胞质和细胞核,StHSP70-6定位于细胞核;筛选互作蛋白发现,StDnaJ72与PVY编码的CP和VPg互作,StHSP70-6与PVY编码的NIa、NIb、CP和VPg互作;进一步研究发现StDnaJ72和StHSP70-6也存在直接的互作关系。因此,我们认为StDnaJ72和StHSP70-6作为感病基因的作用机制可能是,StHSP70-6通过招募StDnaJ72进入细胞核,协助其参与对PVY编码的VPg和CP蛋白的折叠、转运或组装等过程,可能还存在其他StDnaJ协助StHSP70-6与NIa和NIb蛋白的互作,最终促进了PVY对马铃薯的系统侵染。5.以干涉StDnaJ72和StHSP70-6的转基因植株为材料,通过RNA-seq分析PVY系统侵染下的差异表达基因,共筛选到56个可能受到StDnaJ72和StHSP70-6共同调控的差异表达基因,其中,BIR基因与油菜素类固醇的代谢相关,2个渗调蛋白与抗逆相关,7个基因与细胞壁主要组分的代谢相关,还有1个韧皮部蛋白可能与病毒的长距离运输有关。这些结果为后续互作机制研究提供了新的思路和潜在的基因资源。