稻瘟病是最重要的水稻病害之一,可导致水稻减产甚至颗粒无收,严重威胁我国粮食生产安全。植物的内源micro RNA(miRNA)是长度为20～24 nt的单核苷酸链,是一类调节植物生长和对胁迫响应的非编码小RNA。在前期实验中,我们发现水稻miR439负调稻瘟病抗性,但是否协同调控水稻产量性状,以及其相关下游机制并不清楚。本论文中,我们首先系统分析了抑制miR439功能的转基因材料(MIM439)和miR439过表达材料(OX439a)在田间的农艺性状;筛选鉴定了miR439下游的靶基因;构建了靶基因的突变体材料和靶位点突变的过表达材料,以及MIR439的突变体材料。通过对以上材料进行抗病性分析,并考察其在田间的表型及农艺性状,我们获得如下研究结果:1、抑制miR439的功能可提高水稻单株产量。OX439a株高变矮,粒长粒宽增加,但粒厚降低,千粒重无显著变化,穗长降低,每穗粒数和结实率降低,单株产量显著降低。同样,MIM439株高变矮,但有效分蘖数显著增加GDC-0068,而且基本不影响穗长、每穗实粒数、结实率和千粒重,提高了单株产量。2、抑制miR439的功能在大田实验中能增强稻瘟病抗性,减少产量损失。稻瘟病病圃产量检测实验分析发现,与对照大田的产量相比,MIM439株系的产量减少明显低于对照NPB;OX439a株系的产量下降显著高于对照NPB。3、突变MIR439增强水稻抗病性并影响部分农艺性状。在优质恢复系YH2115背景下突变MIR439,获得突变体材料。对突变体材料进行抗病性分析发现,YH2115突变体材料稻瘟病和纹枯病抗性增强,但白叶枯抗性与对照YH2115相比无显著差异。突变MIR439导致粒宽和千粒重降低,但每穗实粒数略微增加,单株产量增加不显著。4、miR439抑制靶基因OsSTB1.4、OsWAKL14和OsPR5的表达。从靶基因预测网站筛选可能的靶基因并进行验证。OsSTB1.4(编码枯草蛋白酶)和OsWAKL14(编码细胞壁相关受体激酶)在OX439a株系中下调。烟草瞬时表达系统实验结果表明,带YFP标签的OsSTB1.4,OsWAKL14及OsPR5(编码PR5蛋白家族类甜蛋白)融合蛋白表达量随MCobimetinibIR439a量的增大而减少,证明miR439抑制这三个靶基因的表达。5、靶基因调控水稻抗病性和产量性状。靶基因响应稻瘟菌侵染,在感病材料及抗病材料中OsSTB1.4和OsWAKL14的表达模式存在差异。通过病圃自然发病和实验室离体划伤接种方式接种稻瘟菌,实验结果表明三个靶基因的突变体均更感稻瘟病;相反,过表达OsSTB1.4和OsWAKL14的转基因材料稻瘟病抗性增强。此外,突变OsWAKL14提高对白叶枯病菌的感病性,突变OsSTB1.4、OsPR5对白叶枯病抗性无显著影响。突变靶基因OsPR5、OsSTB1.4使穗长变短。6、“miR439-靶基因”模块调控水稻PTI抗性反应。利用RNA-seq数据分析MIM439与NPB材料的基因表达差异,发现抑制miR439的功能能够促进水稻中响应几丁质及细菌的相关信号通路及防御基因表达,说明miR439可能负调水稻基础抗性或PTI抗性。活性氧(ROS)爆发实验结果证明OX439a抑制ROS爆发,MIM439增强ROS爆发,说明miR439负调控PTI反应,而抑制miR439的功能增强PTI反应。靶基因OsSTB1.4和OsWAKL14增强ROS爆发,并且可以恢复miR439抑制的ROS。综上所述,miR439负调稻瘟病抗性且降低水稻产量。相反,抑制miR439的表达增强稻瘟病抗性并提高水稻产量。在YH2115背景下突变MIR439可增强稻瘟病和纹枯病抗性。miR439的靶基因OsPR5、OsSTB1.4和OsWAKL14正调稻瘟病infection (gastroenterology)抗性,并增强PTI信号。靶基因OsPR5、OsSTB1.4突变体穗长变短。这些实验结果提示miR439通过靶基因OsPR5、OsSTB1.4和OsWAKL14调控稻瘟病抗性和水稻农艺性状。我们的研究结果为水稻高产抗病研究提供了新的理论基础和备选基因资源。