稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)属半知菌亚门,在田间引发水稻稻瘟病害,严重威胁着全球水稻产量和粮食安全。稻瘟病菌具有典型的侵染循环,其通过产生分生孢子来传播病害。分生孢子在适宜条件下分化形成黑化的,球形侵染结构——附着胞——穿透植物寄主表皮。附着胞主要通过膨压穿透植物角质层,目前已知甘油是附着胞膨压的主要来源。然而关于甘油是如何产生的,甘油是否是产生膨压的唯一物质,附着胞的形成和成熟过程等仍然未被完全了解。本研究,以非靶标代谢组学为手段研究附着胞形成过程的代谢物质,在建立附着胞GC-MS和LC-MS研究体系以及稻瘟病菌附着胞代谢数据库的基础上,共鉴定出53个存在于分生孢子和24h附着胞之间的显著差异代谢物,进一步的代谢物通路观察确定了包括糖类降解,脂滴降解和再利用,精氨酸合成,早期鞘脂合成,甾醇合成以及磷脂代谢在内的六条关键代谢途径的显著变化。早期的研究表明这六条通路涉及到附着胞形成和成熟过程中的能力提供、氧化还原平衡、承担信号通路信使,以及侵染时提供保护等重要方面。在深入了解和探讨这六条代谢通路的生物学功能后,我们将目光聚焦在神经酰胺合成通路在附着胞形成和侵染寄主过程中参与的功能。小分子抑制剂、遗传分析以及化学互补分析等研究一致证明神经酰胺是附着胞正常发育和致病所必需的代谢物质。神经酰胺的缺失造成附着胞形态变化,膨压降低,阻碍侵染钉的形成,并最终导致稻瘟病菌致病性的丧失。我们进一步研究了神经酰胺调控稻瘟病菌附着胞发育和侵染的分子机制,实验结果证明神经酰胺的缺失造成附着胞内糖原和脂滴能量利用受阻,神经酰胺调控附着胞发育的有丝分裂过程和侵染钉形成前的细胞骨架重塑过程,并进一步影响调控附着胞极性生长的PKC-CWI信号途径的磷酸化水平。神经酰胺是复杂鞘脂葡糖基神经酰胺和肌醇磷酸神经酰胺的底物,为了明确鞘脂合成通路的终产物在稻瘟病菌生长和发育过程中的作用,我们对神经酰胺敲除突变体ΔMolag1进行了脂质组学分析,分析结果表明MoLAG1产生的神经酰胺主要合成真菌中的复杂鞘脂葡糖基神经酰胺,而通过小分子抑制剂研究发现肌醇磷酸神经酰胺主要参与稻瘟病菌的生长过程。本研究进一步通过遗传分析手段证明了葡糖基神经酰胺对于稻瘟病菌致病过程的重要性。葡糖基神经酰胺合成酶敲除突变体ΔMocgt1附着胞形态改变,膨压降低,并最终丧失致病能力。综上所述,我们在附着胞形成和成熟过程中的非靶标代谢组学分析提供了前所未有的广阔视角以了解植病病原真菌在侵染谷物作物过程中的代谢变化。在这些代谢结果的指引下,我们成功的通过小分子抑制剂和遗传分析手段消除了稻瘟病菌的致病能力。因此,我们的研究在理论上证明了鞘脂生物合成途径可以做为开发抗真菌药物的关键步骤和潜在靶点。此外,对于这种重要化学物质的研究进一步加深了我们对严重影响谷类作物产量的稻瘟病菌致病分子机制的基本认识。