大豆胞囊线虫病(Soybean cyst nematode, SCN)是目前世界大豆生产上一种重要的土传病害,选育和利用抗病品种是防治大豆胞囊线虫病最经济、有效的措施。为拓展抗病资源的利用,本文以高抗种质资源五寨黑豆为材料,首次配制了合丰35×五寨黑豆杂交组合,并对其抗病性遗传进行了分析,系统地研究了植物光合性能、根系活力、物质代谢、细胞膜透性、防御酶系的活性、次生代谢物质与激素的含量等生理生化指标与五寨黑豆抗大豆胞囊线虫3号生理小种的关系；分别利用新一代高通量测序技术RNA-Seq和iTRAQ技术,对SCN3号生理小种侵染前期五寨黑豆和杂交后代F5的抗、感池样品进行了转录组及定量蛋白质组研究,分析抗、感样品中存在的差异基因及差异蛋白,以期从分子代谢机制上揭示五寨黑豆对SCN 3号生理小种的抗性机制。主要研究结果如下：1.首次配制了合丰35×五寨黑豆杂交组合,研究明确了合丰35遗传背景下,五寨黑豆对SCN 3号生理小种的抗性是由1对隐性基因控制。2.明确了五寨黑豆对SCN具有抗侵染和抗发育繁殖的特性。与合丰35感病品种相比,五寨黑豆根外抗性表现在侵染率低、且根上着生的胞囊自然孵化率低;根系分泌物对SCN3号生理小种卵孵化的促进作用明显小于感病品种。五寨黑豆可以抑制J3和J4至成熟雌虫的发育,雌雄比为1：4.13,而合丰35的雌雄比为10.56：1。SCN 3号生理小种胁迫下,抗、感品种的光合性能、叶绿素含量及根系活力均下降,但五寨黑豆下降的幅度小于合丰35。细胞膜透性、可溶性糖和可溶性蛋白质的含量均增加,五寨黑豆细胞膜透性增加的量小于合丰35,而可溶性糖和可溶性蛋白质含量增加的幅度大于合丰35。3.采用ELISA法对接种SCN 3号生理小种不同时期的大豆根内源激素进行了测定,首次明确了大豆根中内源激素在大豆抗胞囊线虫中的作用。线虫胁迫下,抗、感品种根的内源生长素(IAA)和脱落酸(ABA)有所提高,五寨黑豆IAA增加量大于合丰35,且根中IAA在大豆抗线虫侵染的早期阶段作用较大。五寨黑豆ABA增加量小于合丰35。细胞分裂素(ZR)、赤霉素(GA)的含量在胞囊线虫侵染后有所下降,五寨黑豆根内ZR和GA含量下降的比率小于合丰35。4.在SCN Race3胁迫下,大豆根中防御相关酶系及次生代谢物质均参与抗线虫的生化反应。五寨黑豆根中多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、和几丁质酶活性在大豆对胞囊线虫抗性过程中均高水平表达,其动态变化与抗病性关系更为密切,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性表现出一定的阶段性。线虫胁迫下,抗、感品种根内的总酚、类黄酮含量均增加,五寨黑豆的增加量始终大于合丰35,而且绿原酸、木质素的含量特异性地增加；说明苯丙烷类代谢物质在五寨黑豆抗大豆胞囊线虫的生化机制中起重要作用。通过外源添加和离体测定法研究明确了五寨黑豆根类黄酮提取物对SCN 3号生理小种卵的孵化及J2虫体的蛋白质和糖含量具有抑制作用,对J2幼虫抗氧化酶活性影响较少,五寨黑豆可能是通过干扰线虫体内糖和蛋白质的代谢而使线虫不能正常存活。5.采用高通量测序技术Illumina HiSeqTM 2000首次明确线虫胁迫下五寨黑豆中与抗性相关的差异表达基因。对五寨黑豆在侵染前后的转录组进行研究,筛选到两个转录组间1045个差异表达基因,其中上调基因有567个,下调基因有478个。与感病品种合丰35比较,检测到757个差异表达基因,其中上调基因有570个,下调基因有187个。将对照样本比较后的差异表达基因KEGG数据库比对,并进行KEGG通路分析。发现五寨黑豆中共有307个DEGs富集于78个通路,其中苯丙烷生物合成代谢通路中DEGs最多,其次为苯丙氨酸代谢通路、植物-病原物互作代谢通路、类黄酮生物合成代谢通路和二苯乙烯类化合物生物合成代谢通路,5条通路中差异表达基因所占比例相对较高。合丰35共有28个DEGs注释到19个通路,其中氮代谢通路最多,其次为丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢。抗、感品种接种处理后共有219个DEGs注释到56个通路,其中苯丙烷生物合成代谢通路中DEGs最多,差异表达基因显著富集,Unigene基因均有不同程度的上调：其次是苯丙氨酸代谢通路。氧化磷酸化代谢途径中有17个基因差异表达并显著富集,表现为上调表达,此外植物与病原物互作代谢途径和类黄酮生物合成代谢通路中,也鉴定到大量与抗病相关的转录因子及病程相关蛋白基因,这些调控基因在线虫侵染前后表现出不同程度的差异表达。6.采用BSA分池法构建五寨黑豆F5代群体抗、感池材料,利用iTRAQ技术,对大豆胞囊线虫胁迫7d的大豆根部蛋白质样品进行了差异蛋白质组学研究,共获得175个差异蛋白点,抗病池与感病池相比有102个蛋白表达上调,73个蛋白表达下调。对差异表达蛋白质进行GO分析,参与细胞成分的差异表达蛋白能够注释并聚集在8个GO条目上；参与生物过程的差异表达蛋白能够注释并聚类到15个GO条目上；参与分子功能的差异表达蛋白能够注释并聚类到7个GO条目上。利用KEGG数据库信息分析差异蛋白所参与的生物学通路,发现相关的差异表达蛋白参与涉及到76个植物相关的生化代谢途径,与植物抗病相关的重要蛋白类别为苯丙烷类生物合成及代谢相关蛋白、氧化磷酸化代谢相关蛋白、信号传导过程相关蛋白、细胞氨基酸代谢相关蛋白、过氧化物酶体蛋白、植物与病原互作蛋白等。蛋白质组分析结果与基因组分析结果中抗病通路基本吻合。结合生理生化指标分析,认为五寨黑豆抗SCN 3号生理小种的抗性机制包括抗侵入、抗发育和繁殖,其中从基因到蛋白质及次生代谢物质方面,苯丙烷类生物合成及代谢、苯丙氨酸代谢、氧化磷酸化代谢及植物与病原互作代谢通路及相关蛋白起到综合抵抗作用的结果。