茭白是菰（Zizania latifolia）与菰黑粉菌（Ustilago esculenta）互作而形成的茎部膨大的可食用肥大菌瘿,是中国栽培面积除莲藕以外的第二大水生蔬菜,具有丰富的营养和保健价值。茭白有3种表型,正常茭、灰茭和雄茭。菰黑粉菌是一种典型的二型态真菌,专性寄生茭白。传统的茭白种植及育种途径人力、物力投入较大,田间种植的正常茭白常出现品种的退化,还容易产生灰茭和雄茭,严重影响茭白种植的收益。本研究成功建立并优化了的人工接种体系,发现MT型菌株接种野茭致病力差且不能孕茭,而T型菌株接种只能孕出灰茭。基于人工接种体系结合转录组测序技术,分析出了T/MT型菰黑粉菌在前期侵染中的差异。根据田间正常茭和灰茭膨大期的转录组测序数据筛选出可能与菰黑粉菌与冬孢子形成相关的Itd1、Uepac2、g5243,并通过基因敲除和人工接种技术对3个基因进行功能验证。首先以分离得到的4个菌株、冬孢子、体外融合形成的菌丝等不同菌株组合和形态的菰黑粉菌来接种野茭,筛选出合适的接种菌株的组合,并通过对接种野茭的组织部位、接种方式、接种菌液浓度、苗龄大小、培育条件等进行优化,建立并优化了茭白人工孕茭体系。结果表明:以OD₆₀₀为2.0的T型性亲和单倍体菌株混合菌液注射苗龄为臺管萌发后10²0 d的野茭幼苗茎基部叶鞘,经温室25°C 12 h光照培养,选择3月中旬或9月中旬移栽室外露天栽培,接种后植物成活率和孕茭率均能达到80%以上,但只能孕出灰茭。根据侵染过程中发现T/MT型菌株侵染情况的差异,分别用T/MT型菰黑粉菌单倍体菌株接种野茭幼苗,将接种后的茭白叶鞘组织做转录组测序分析。结果表明T/MT型菰黑粉菌在接种野茭后都会引起寄主强烈的抗性反应,在植物防卫反应的脂肪酸合成途径、苯基丙氨酸合成途径或类固醇合成途径等有显著上调表达,其中T型菌株接种的茭白在类固醇合成途径中较MT型菌株接种的茭白中更引起茭白在该途径下基因的显著性上调表达。在与寄主植物互作的T/MT型菌株在侵染过程中的转录谱表达除了在侵染植物中细胞壁降解酶途径基因和脂肪酸代谢途径基因共同剧烈上调表达外,两种菌株表达的时间存在差异,T型菌株在接种后第3 d纤维束开始急剧上调表达,而MT型菌株则在第5d大量上调表达,表明两个菌株在致病力上存在差异。由于人工接种野茭只能孕出灰茭,本研究利用前期实验室测得的田间正常茭和灰茭膨大期的转录组数据,筛选出膨大期灰茭与正常茭的显著差异基因,与冬孢子形成相关的基因7个,与菰黑粉菌形转换的基因5个,其中筛选出3个最显著差异的可能与冬孢子形成相关的基因g5243、g4070、g1449。通过基因克隆并通过序列分析,鉴定出其开放阅读框分别为2876、2001、2670bp,其中g1449编码852个氨基酸,g4070编码666个氨基酸,g5243编码925个氨基酸,其中g1449和g4070分别与玉米瘤黑粉菌的WOPR转录因子ros1和pac2具有较高同源性,因此分别命名为Itd1和Uepac2。利用PEG介导的原生质体转化筛选结合同源重组的原理分别获得了3对性亲和T型Itd1、Uepac2和g5243的基因缺失突变菌株,分别通过人工接种3对基因缺失突变菌株,发现Itd1基因缺失突变菌株能正常侵染茭白植株后形成正常茭,其余两对基因缺失突变菌株接种后孕出灰茭。