甘蔗是制糖业的主要原料,也是重要的生物质能源材料。甘蔗的病害会严重影响甘蔗产量,其中黑粉病是甘蔗的重要病害之一。黑粉病的病原甘蔗鞭黑粉菌(Sporisorium scitamineum)单性系不致病,两个不同性系(+、-)单细胞通过有性配合产生白色双核菌丝体才能侵染寄主,因此研究有性配合对防控甘蔗鞭黑粉菌具有重要意义。本研究以野生型WT17为材料,建立T-DNA随机插入突变体库,筛选获得一批有性配合缺陷突变体。HiTAIL-PCR鉴定了突变基因,研究对其中一个有性配合相关基因Gpa3进行了深入分析,主要研究结果如下:1)通过根癌农杆菌介导(ATMT)T-DNA随机插入突变获得转化子23000个,有性配合筛选获得有性配合缺陷突变体15个,其中弱配合8个、不配合7个。Southern blot结果表明这些突变体T-DNA插入均为单拷贝,HiTAIL-PCR鉴定突变体的基因为Prf1、Gpa3、Rop1和几个功能未知基因等。2)为了进一步分析Gpa3基因在有性配合中的作用,同源重组敲除Gpa3基因获得突变体△g5892,其表型与T-DNA插入突变体9W65一致,即有性配合明显减弱。3)实时定量PCR检测结果表明在突变体△g5892中信息素前体基因(Mfa1)、信息素受体基因(Pra1)以及cAMP合成基因(Uac1)的表达都明显降低,表明Gpa3基因位于这些基因的上游。4)外源添加10mM c AMP时,突变体△g5892和9W65有性配合能力得到恢复,长出白色菌丝,表明Gpa3基因通过正调控cAMP信号来调控甘蔗鞭黑粉菌的有性配合。5)致病性接种的结果表明,相对于野生型(发病率为86.49%),Gpa3基因突变体致病性明显减弱,△g5892发病率仅为4.65%。6)甘蔗鞭黑粉菌的生长和有性配合在谷胱甘肽(GSH)、高浓度蔗糖、葡萄糖以及氯化钠等逆境条件受抑制。相对于野生型,突变体△g5892生长和有性配合受到更显著的影响,而外源添加cAMP能够提高甘蔗鞭黑粉菌在上述逆境下的生长及恢复有性配合能力。实时定量PCR检测结果表明野生型WT17和突变体△g5892的谷胱甘肽过氧化酶基因(GPX2)、谷胱甘肽S转移酶基因(GST)、谷胱甘肽还原酶基因(GRX5)在10mM GSH条件下被显著诱导表达,而在添加10mM cAMP条件下则正常表达。本课题通过T-DNA插入突变,筛选获得一批有性配合缺陷突变体。我们对Gpa3基因(G蛋白α亚基基因,g5892)进行深入研究,研究结果表明Gpa3通过介导c AMP信号调控甘蔗鞭黑粉菌的有性配合及抗逆性。本课题的开展将为甘蔗黑穗病防控技术提供理论依据。