十字花科根肿病是一种世界性的土传病害,也是影响大白菜产量和品质的主要病害之一。该病造成严重的经济损失,并且被根肿菌污染的土壤会持续对十字花科作物造成危害。因此利用分子生物学技术探究根肿病的发病机制,培育抗性品种尤为重要。本研究通过对大白菜‘CRBJN3-2’分别接种根肿菌Pb1(抗性)和Pb4(敏感),对接种后8,23和37 d的根组织进行代谢组和转录组测序,分析大白菜在不同根肿菌胁迫下代谢物和基因的动态变化,解析大白菜响应根肿菌胁迫的核心代谢途径和关键基因功能验证。探究核心途径中葫芦巴碱及其合成基因Br NANMT的新功能,并筛选Br NANMT互作蛋白。为根肿病抗性育种提供了理论基础,也为十字花科抗根肿病研究提供了新方向。主要研究结果如下:1.基于广靶代谢组共检测到346种已知注释代谢物,差异最显著的是次级代谢产物生物碱。抗病组中核苷酸及其衍生物、脂类、生物碱、类黄酮等,感病组中氨基酸及其衍生物,维生素类物质显著增加。根肿菌侵染初期抗病组中类黄酮(五羟黄酮衍生物和丁香亭-3-O-葡萄糖甙)和感病组中生物碱(葫芦巴碱)显著增加。2.接种8 d,抗病组中共检测到1,35suspension immunoassay8个基因上调和1,290个基因下调。接种23 d差异基因数量最大(6248个基因),其次是37 d(2989个基因)。差异基因KEGG富集分析发现植物激素信号转导,MAPK信号通路,氧化selleckchem磷酸化,氨基糖和核苷酸糖代谢,糖酵解/糖异生,半胱氨酸和甲硫氨酸代谢,淀粉和蔗糖代谢,苯丙烷生物合成和甘油磷脂代谢显著富集。参与细胞分裂素介导的信号转导B型ARRs在所有三个感染阶段的抗病组中均高度表达。对差异基因进行WGCNA分析,确定根肿病抗性枢纽基因SNC1、FLA2Alpelisib供应商、ABCG33和BGLU32,敏感枢纽基因ABCE1、GIP、CRK18、EXT2和TIF211。3.基于代谢组-转录组联合分析,确定了三条大白菜响应根肿菌胁迫的核心代谢途径,包括烟酸烟酰胺、酚胺和类黄酮途径。4.外源葫芦巴碱显著提高拟南芥的发病率及发病指数。拟南芥异源过表达Br NANMT株系内源葫芦巴碱含量显著上升,其发病率及发病指数显著增加;nanmt突变体几乎不能合成葫芦巴碱,根肿病发病延迟,发病率和发病指数降低。5.大白菜外源施用葫芦巴碱显著提高了根肿病的发病率及发病指数。大白菜过表达Br NANMT植株发病等级显著增加,基因编辑植株根瘤明显减小。6.酵母双杂交筛选到与Br NANMT互作的60个蛋白,其中互作频率最高的线粒体外膜蛋白孔蛋白2(VDAC2),经酵母共转化验证确定Br NANMT与VDAC2蛋白在体外存在互作关系。