1. 课题来源与背景； 由稻瘟病菌 Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病是世界水稻高产、稳产的主要限制因子之一，在水稻全生育期内均可发生，经常在水稻区造成巨大损失，严重时导致水稻减产40-50%、甚至颗粒无收，全球每年因稻瘟病危害损失的粮食足以养活 6000 万人口。长期的生产实践证明，鉴定和利用抗性（R）基因培育抗病新品种被认为是目前防治稻瘟病最为经济有效的策略。然而在生产实践中经常会出现抗源单一化、病原菌小种复杂多变等情况，并常遇到单个R基因抗性丧失、多R基因聚合后抗性未增强且农艺性状表现差的问题。因此，如何有效利用R基因防治稻瘟病成为目前亟待解决的问题。 近年来，众多研究表明，植物在长期的自然进化过程中逐步实现了对 R 基因表达的精准控制，更多的研究发现除了众多的转录因子外，microRNA(miRNA，微小RNA) 做为一个重要的调控因子广泛参与植物的抗病防御反应发生过程中，它们可能通过抑制或激活某些靶基因的表达以降解病原物分泌的有毒物质、调节植物信号传导途径、激活抗病途径关键转录因子及合理调控植物体内的各种代谢途径等方式来抵御病原物的侵染。 本项目研究组前期利用Small RNA测序技术，通过比较分析广谱、高抗稻瘟病水稻突变体 H4（至少含有Pik-H4和Pita-H4两个主效抗稻瘟病R基因）、及其对应的感病品种中二软占中，鉴定到受稻瘟病菌显著诱导的已知miRNA，如miR164、miR528 及 miR535 等家族成员外，同时鉴定出来63个新miRNA。我们结合全基因组基因表达谱及靶基因预测分析，发现2个靶向不同抗病基因的新miRNA，分别是miRNA-T9靶向(剪切降解)Pita-H4，miRNA-T46靶向(剪切降解)Pik2-H4。 本项目研究拟在前期研究的基础上，进一步利用遗传学、生物信息学、生物化学与分子生物学等手段进行以下研究： ① miRNA-T9是否通过负调控靶基因Pita-H4而参与调节稻瘟病抗性的？其中重点关注T9的表达如何被诱导进而被抑制的、是否受到效应蛋白Avr-Pita的调控? 通过对这一靶向R基因的miRNA深入研究，不仅有助于揭示水稻R基因的表达得以稳定调控的分子机理，还可丰富我们对miRNA响应稻瘟病菌侵染的分子机理的了解。 ② miRNA-T4是否真正的通过调控靶基因LOC_Os11g47300而成为一个水稻稻瘟病、白叶枯病抗性途径的交叉节点的双向调控因子？通过对miRNA-T4与其靶基因LOC_Os11g47300之间的作用机制研究，不仅有助于揭示miRNA通过参与蛋白磷酸化级联反应进而调控防卫基因表达的分子机制，还可以进一步从能量平衡的角度来阐述水稻的稻瘟病、白叶枯病抗性分子机制可能存在竞争关系。

    2. 研究目的与意义； 开展本项目研究工作一方面是对水稻miRNA可能作为负调控因子介导R基因抗病反应的进一步探讨，另一方面是对miRNA作为植物（水稻）应对病原菌胁迫（稻瘟病和白叶枯病等）的分子调控网路中的一个潜在的多面调控因子进行初步研究。因此，本项目工作的研究结果不仅有助于明确水稻 miRNA 响应稻瘟菌胁迫的分子调控机制，进一步补充水稻抗性和适应稻瘟菌胁迫相关的分子机理，还可为进一步深入了解抗病基因与无毒基因的具体互作机制、利用miRNA指导多基因聚合抗病育种提供重要理论依据。可见，此研究的开展具有重要的理论意义和应用价值。

    3. 主要论点与论据； 生物胁迫包括真菌、细菌、病毒、线虫等对植物的侵袭，是影响植物生长发育的主要生物因素。在病原菌侵袭下，植物miRNA的表达会发生改变，病原菌侵染植物叶片会使miRNA的表达发生改变。发生差异表达的miRNA通过对靶基因的负调控作用参与到植物的抗病途径中。通常情况下，这些靶基因在植物抗病途径中发挥重要的作用。 miRNA的靶基因多是参与发育调控和细胞分化等的转录因子和调控蛋白，植物的抗病途径也是由多个防御体系、多个抗病途径以及相关的多个转录因子、抗病有关的调控蛋白构成的。因此miRNA可通过调控相应的靶基因而在植物的抗病反应表现重要的调控作用。而植物在与病原微生物共同进化过程中形成了复杂的先天免疫系统，其由两个主要的免疫反应组成，即病原相关分子模式激发的免疫反应和效应蛋白激发的免疫反应。

    4. 创见与创新； （1）与稻瘟病菌胁迫响应相关的水稻miRNA的表达调控是一种新的水稻抗病分子育种研究策略。 （2）本项目在国内外首次以一广谱高抗稻瘟病水稻突变体 H4为研究对象，通过对其表达元件、基因表达调控网络等的研究，完善其抗病分子机制。 （3）对T9表达调控的研究不仅可以揭示靶向调控Pita-H4的T9响应稻瘟病菌侵染的分子机理，还可深化对R gene-miRNA-Avr gene 三者互作及调控关系的认识，可为“基因对基因”的学说增加新的理解。 （4）在水稻中首次鉴定到可能双向调控稻瘟病和白叶枯病抗性的T4，对其具体调控机制进行的功能研究，有助于阐述水稻的稻瘟病、白叶枯病抗性分子机制可能存在竞争的机制。

    5. 社会经济效益，存在的问题； 研究结果可为研究miRNA介导的水稻稻瘟病抗病机理研究提供一定的研究基础；截至目前，与植物应对稻瘟病菌胁迫相关的miRNA调控机理研究尚属起步阶段，特别是其在应对胁迫时所表现的作用及功能。因此，克隆与稻瘟病抗病反应相关的miRNA将在不同分子水平上丰富植物抗病机理，且通过改造miRNA来进行抗病育种也具有实用价值，应用前景广阔。