番茄是世界上最主要的经济作物之一。番茄青枯病,是由青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）引起的一种毁灭性土传病害,该病害严重限制全球的番茄生产。多项研究证明,硅（silicon,Si）能增强番茄对青枯病的抗性,但硅介导番茄青枯病抗性的分子机理尚不明确。同时,传统的机理研究主要集中于地上茎部的生理生化响应,对地下部研究较少。本研究选用易感青枯病的番茄材料HYT为试验材料。研究了青枯菌侵染和硅处理后对番茄根部的生理生化响应;为了更好揭示三种重要激素（茉莉酸、水杨酸、乙烯）在硅介导抗性过程中的作用,利用气相色谱技术（GC）、超高效液相色谱-串联质谱技术（UPLC-MS/MS）分析加硅和无硅处理组中番茄根部三种重要激素含量的动态变化;利用转录组测序技术（RNA-Seq）研究加硅和无硅处理的番茄根部对青枯菌接种的转录响应。从生理生化和转录水平对硅增加番茄青枯病抗性的机理的进行了深入的研究。主要研究结果如下:1.硅处理能够增加番茄对青枯病抗性硅处理延迟番茄青枯病的发病时间。在接种后2-7 d,加硅处理（+Si）的病情指数比不加硅对照（-Si）降低了4.8%-64.5%。硅添加能够提高番茄对青枯病的抗性。相对于不加硅接种处理,施硅接种处理的植株的根、茎、叶部的青枯菌数量有所降低,但未达到显著水平。接菌下施硅处理显著增加植株的根、茎、叶部的硅含量,但硅主要积累在根部。2.硅处理能够增加防卫相关酶活性及总可溶酚和木质素的含量,亦影响蔗糖代谢施硅处理能够显著增加根部苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）,过氧化物酶（POD）,脂氧合酶（LOX）活性以及总可溶性酚（TSPs）和木质素（LTGA）含量,从而增强番茄植株的抗病生理反应。同时,基础防卫反应,如细胞壁木质化加厚亦有助于增加番茄抗性。硅处理的根部蔗糖含量在接种后1d和2 d显著增加且含量值均高于无硅处理,但在接种后3 d和7 d处理间无差异;硅处理的叶片和木质部液蔗糖含量在接种后2 d,3 d和7 d均显著高于无硅处理。硅添加并不会减少番茄根部、叶片和木质部液中的蔗糖含量。在硅处理组（+Si）中蔗糖合成酶（SS）,酸性转化酶（AI）,中性转化酶（NI）活性持续上升,而蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性持续降低。硅处理组中蔗糖的高积累及蔗糖代谢酶活性的改变可能有助于缓解青枯菌接种造成的水分亏缺胁迫和盐胁迫,进而间接地或部分地增加番茄对青枯病的耐性。3.硅处理延迟根系乙烯产生的高峰期,亦能显著增加根部水杨酸和茉莉酸含量在接种1 d后,无硅处理根部乙烯释放速率是硅处理组的2.7倍;接种后7d时,硅处理的乙烯释放速率是无硅处理的7.3倍;硅添加处理能够延迟感病番茄根部乙烯高峰期的到来;硅处理组植株ET释放速率的延迟可能有助于延迟青枯菌死体营养阶段的进程,进而延迟病症的出现时间。接种1d后,无硅处理的水杨酸基础水平较高;硅处理的水杨酸含量仅在接种7 d时显著高于无硅处理（7.3倍）。硅处理的茉莉酸含量在接中后1-3 d持续增加,其含量在接种后2 d,3 d和7 d均显著高于无硅处理。4.硅处理能够显著调控相关基因的表达运用转录组测序技术,对接种青枯菌后1 d,3 d和7 d的硅处理（+Si）和无硅处理（-Si）番茄根部转录组进行高通量测序。从六个样品中共获得大约187.21百万序列（Reads）。主成分分析（PCA）和皮尔逊相关系数分析结果显示,接种7d后无硅处理对青枯菌接种的转录水平的响应与硅处理组接种3 d时的响应相似。该结果表明,硅处理组植株对青枯病菌侵染的响应比无硅处理组快。将所得转录组数据配对比较,鉴定差异表达基因（DEGs）。在+Si1 vs.-Si1比较组中,发现1265个差异表达基因（DEGs）（398个上调表达,867个下调表达）;在+Si3 vs.–Si3比较组中,发现1143个差异表达基因（DEGs）（483个上调,660个下调）;在+Si7 vs.-Si7比较组中,发现4015个差异表达基因（DEGs）（2218个上调表达,1797个下调）。配对比较结果表明,硅处理组中活性氧,苯丙烷生物合成、细胞壁重组相关基因受到显著影响。5.硅处理能够激活病原物相关分子模式触发免疫（PTI）相关的基因表达,硅介导番茄青枯病抗性的过程涉及多条激素信号通路基于功能注释和趋势分析,鉴定与硅介导番茄青枯病抗性相关差异基因。硅处理组中多个病原物相关分子模式触发免疫（PTI）相关的基因（如FLS2,EFR,CMLs,ACA2,ACA12,WRKYs等）均显著上调表达,该结果表明激活病原物相关分子模式触发免疫（PTI）相关基因的表达有助于增加番茄对青枯病抗性。多个与水杨酸（SA）和系统获得抗性（SAR）相关的基因（如PR1,PR2,PR5,PALs）在硅处理中均上调表达。硅介导番茄青枯病抗性可能涉及依赖水杨酸的系统获得抗性（SAR）信号途径。水杨酸结合蛋白（SABP2）参与系统获得抗性（SAR）的建立;本研究中硅处理组（+Si）的水杨酸结合蛋白（SABP2）基因表达受到持续抑制。硅处理组（+Si）的系统获得抗性（SAR）长距离信号传递受到抑制,但硅处理植株依旧表现出抗性。说明硅介导番茄青枯病抗性可能还涉及水杨酸非依赖性途径和非系统获得抗性依赖性机制。乙烯（ET）生物合成相关基因（如ACS,ACO等）均显著上调,乙烯（ET）信号途径相关基因（如ERF1,EIN3等）表现出不同的表达模式。硅处理中乙烯生物合成及信号转导过程较复杂。茉莉酸（JA）途径介导的防卫反应标记基因LOX亦显著上调。我们的结果再次证明乙烯（ET）、茉莉酸（JA）相关途径可能在硅介导番茄青枯病抗性中发挥重要作用。硅处理的生长素（auxin/IAA）平衡相关的基因（如PIN10,LAX5,Sl PIN7）均表现出不同的表达模式,生长素（auxin/IAA）相关通路在硅介导番茄青枯病抗性中亦可能发挥重要作用。细胞分裂素（CKs）、油菜素类固醇（BRs）,赤霉素（GA）相关基因在硅处理组样品中均差异表达。另外,硅处理的脱落酸（ABA）信号途径和衰老相关基因（SAGs）均在一定程度上被抑制。硅介导番茄青枯病抗性的过程涉及多条激素信号通路。6.硅处理改变水分亏缺胁迫、盐胁迫和氧化胁迫抗性或适应性相关的基因的表达在硅处理组样品中与水分亏缺胁迫和盐胁迫耐受性或适应性相关的差异基因（如TAS14,RD22,CDPK29,CORA-like等）均显著上调。我们推测缓解青枯菌接种造成的水分亏缺胁迫,盐胁迫对番茄植株造成的不利影响可能是硅介导番茄青枯病抗性的机理之一。同时,硅处理组的谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）,过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）基因均显著上调表达;硅处理中,激活抗氧化酶系统稳定细胞膜,缓解氧化胁迫,可能有助于增加番茄对青枯病的抗性。另外,呼吸爆发氧化酶同源基因RBOH亦被诱导,活性氧（ROS）在硅介导番茄抗性过程可能亦作为活跃信号分子。综上所述,硅处理能够影响多种差异表达基因的调控,这些差异表达基因主要涉及激素生物合成、激素平衡、信号转导,病菌抗性、胁迫适应、氧化抗性、衰老调节等过程。硅介导抗性涉及水杨酸、茉莉酸和乙烯介导的防卫响应以外的其它响应机制。硅处理增加番茄对青枯病抗性可能通过以下三种方式:（1）激活PTI相关反应;（2）通过影响多种激素（如水杨酸、茉莉酸、乙烯、生长素等）信号通路来改变番茄的抗病性和耐受性;（3）缓解青枯菌侵染给番茄植株带来的不利影响（如衰老、水分亏缺胁迫、盐胁迫、氧化胁迫等）。本文提出的机理假设模型有助于阐明硅介导番茄青枯病抗性的机理。本文提供的硅介导番茄抗性的综合转录组分析结果,亦为进一步深入研究硅在植物中的作用奠定了重要基础。