中文摘要：

黑穗病是甘蔗栽培上一种重要的真菌病害。本研究以高抗和高感黑穗病甘蔗品种（NCo376和Ya71-374）为材料,综合利用SSH文库和cDNA芯片杂交技术，从转录组水平高通量研究甘蔗与黑穗病菌互作基因差异表达谱，结合定量PCR和Northern杂交分析，解析甘蔗抗黑穗病分子机理。其次,筛选抗黑穗病关键基因，利用NCBI生物信息数据，开展目的基因电子克隆，然后通过RACE和Genome walking技术获得该基因cDNA和基因组DNA全长序列。最后，利用生物信息学和Southern杂交分析该基因结构特征，通过定量PCR和Northern杂交技术研究该基因功能。以上研究不仅避开了甘蔗遗传背景复杂的问题，而且使研究直接深入到基因水平，一方面解析了甘蔗抗黑穗病分子机理，另一方面为利用基因工程手段定向改良甘蔗品种或亲本的抗黑穗病性提供具有自主知识产权的基因，具有重要的理论和实践意义。

结论摘要：

病害是影响甘蔗产量和质量的重要因素。由Sporisorium scitamineum引起的甘蔗黑穗病是甘蔗（Saccharum officinarum）栽培上最重要的病害之一，但是有关甘蔗黑穗病病原菌的定量PCR检测、甘蔗黑穗病菌的分子变异、甘蔗与黑穗病菌互作过程中差异基因的转录组和表达谱分析、甘蔗抗黑穗病相关基因的克隆和功能鉴定的研究尚处于起步阶段，有待进一步深入。首先，本项目建立了一种基于实时荧光定量PCR技术检测甘蔗黑穗病菌的方法，该技术具有灵敏度高、准确性好、高效快速的优点，不仅能够在病原菌感染初期(12h)检测到黑穗病菌，适用于甘蔗无病种茎和幼苗的诊断，还能应用于评价甘蔗品种的抗黒穗病性；其次，利用RAPD和SRAP技术分析了甘蔗黑穗病菌的分子变异，结果显示，甘蔗黑穗病菌的分子分化同其地理来源是相关联的，其分化具有地域性特点，但未能提供甘蔗黑穗病菌的分子分化同寄主品种相关的分子证据，推测黑穗病菌与寄主甘蔗品种之间不存在共分化机制；再次，综合利用转录组（RNA-Seq）和表达谱（Solexa technology）技术研究了甘蔗响应黑穗病病原菌侵染过程中，甘蔗中差异基因表达变化，构建了甘蔗响应黑穗病菌侵染过程中的转录组和表达谱，筛选出众多在甘蔗抗黑穗病性中发挥关键作用的基因；同时，项目还构建了甘蔗与黑穗病菌互作的抑制消减杂交文库，利用反向Northern杂交技术，筛选差异表达基因，进而通过电子克隆和RT-PCR相结合的技术，克隆了6个差异表达基因并对其进行了功能分析；最后，综合利用RT-PCR和RACE技术克隆了包括2个甘蔗β-1,3-葡聚糖酶基因和1个甘蔗过氧化氢酶基因在内的系列病程相关蛋白基因，并通过生物信息学分析、亚细胞定位、原核表达、定量PCR、烟草转基因和抑菌实验对这些基因的功能进行了深入验证。以上研究一方面不仅避开了甘蔗遗传背景复杂的问题，使研究直接深入到基因水平，另一方面针对这些应答黑穗病菌的甘蔗转录本潜在功能的分析以及部分关键基因的全长克隆和功能分析，为抗黑穗病关键基因的发掘和功能鉴定，为利用基因工程手段定向改良甘蔗品种的抗黑穗病性提供具有自主知识产权的基因，奠定了重要的基础。