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該研究闡述了不同溫濕度耦合條件下，番茄植株對灰霉菌的防御響應及病原菌的侵染過程變化，明確高溫高濕耦合和低溫高濕耦合分別通過誘導植株光合響應和細胞壁修飾能力增強番茄對灰霉菌的抗性，并降低病原菌毒素代謝能力。研究結果為通過調控溫室環境控制番茄灰霉病探尋出新的思路。

番茄灰霉病是由灰葡萄孢菌（B. cinerea）引起的一種具有嚴重破壞性的真菌疾病，導致番茄腐爛、減產，給農業生產帶來極大的經濟損失。溫度和濕度是影響植物-病原菌互作的兩個重要環境因素，低溫高濕是灰霉病發生的主要環境條件，該條件為灰霉菌的孢子萌發和菌絲生長等侵染結構形成提供了有利的環境因素。當濕度降低時，無論在何種溫度下灰霉菌都無法正常分化菌絲，導致侵染失敗。高溫高濕耦合和低溫高濕耦合都能有效抑制灰霉病的發生，增強植物抗性，但其抑制機理可能存在不同。

植物的光合作用在植物-病原菌互作中具有重要地位，植物葉綠體既是光合作用的場所，也是植物與病原體相互作用的主戰場。通過dual RNA-seq和葉綠體透射電鏡技術鑒定到以葉綠素a-b結合蛋白為代表的番茄光反應基因上調，灰霉菌侵染誘導了高溫高濕耦合下番茄葉綠體的異常結構變化，葉綠體的異常增大和光合基因的上調作為番茄對灰霉菌侵染的防御響應以增強植株對病原菌的抗性。

植物細胞壁是植物抵御病原菌侵襲的有效物理屏障。Dual RNA-seq鑒定出以XTH為代表的許多番茄細胞壁修飾基因在低溫高濕耦合條件下增加，通過石蠟切片和植株細胞壁電鏡技術觀察到低溫高濕耦合下番茄葉片發生細胞壁重塑現象以抵御灰霉菌的攻擊。

溫室溫度和濕度不僅影響植物對病原菌的防御響應，也極大的影響病原菌的毒素代謝和致病機理。高溫高濕耦合和低溫高濕耦合通過下調灰霉菌兩種主要植物毒素sesquiterpene BOT 和 polyketide BOA，抑制了病菌的毒素代謝能力。高溫高濕耦合抑制了編碼灰霉菌cyclin的相關基因表達，降低了病菌孢子萌發速率。低溫高濕耦合下調了灰霉菌以BcATG8為代表的細胞分化基因，菌絲透射電鏡觀察低溫高濕耦合下菌絲細胞電子致密度異常增大。本研究明確了溫室溫濕度耦合對番茄與灰霉菌的互作機理，揭示了高溫高濕耦合和低溫高濕耦合下番茄抗性的增強和病原菌侵染能力的下降。該機理的明確將為通過調控溫室環境抑制番茄灰霉病的發生提供重要的理論依據和指導意義。

該研究得到國家重點研發計劃項目的資助。