金属离子对十字花科黑腐病菌不同致病系统表达的影响

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是引起十字花科植物黑腐病的病原细菌,其通过不同的分泌系统将效应物蛋白或细胞毒素转运进真核宿主细胞产生病害,对农业生产造成巨大的经济损失。本研究利用GUS融合报告系统,考察了常见的几种不同金属离子(Zn2+,Mn2+,Ca2+,Fe2+)对Xcc 8004不同致病系统装置基因表达的影响。结果表明,在1滋mol/L~1 mmol/L浓度区间,Zn2+和Mn2+同时对Xcc域型分泌系统(T2SS)和芋型分泌系统(T3SS)有抑制作用;在大于0.01 mmol/L浓度时,Ca2+特异性抑制T3SS;Fe2+同时抑制T2SS、T3SS和郁型分泌系统(T4SS)装置基因的表达。金属离子Zn2+、Mn2+、Ca2+和Fe2+在不同浓度下对Xcc的致病系统均有抑制作用。本研究为分析病原细菌不同分泌系统响应金属离子的模式奠定了基础。     

3种接种方法对十字花科黑腐病菌Xcc8004菌株在拟南芥Col-0上致病力的影响

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,Xcc)是引起十字花科植物黑腐病的病原菌,也是研究寄主与病原微生物相互作用分子机理的模式菌之一.Xcc可以感染白菜、萝卜和甘蓝等十字花科农作物,也可以感染重要的模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana).由于拟南芥的全基因组测序已经完成,因此,拟南芥是研究寄主植物对Xcc浸染的防卫反应的分子机理的最理想的寄主材料.但是,到现在为止,一套完善的在拟南芥上进行Xcc致病检测的实验系统还没有建立.为此,本研究比较了"叶片压渗法"、"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法"这3种常用的病原细菌接种方法对Xcc的实验室菌株8004 (以下简称Xcc8004)在哥伦比亚生态型拟南芥(A.thanliana ecoype Colombia 0,Col-0)上的致病力的影响.结果发现,在拟南芥Col-0叶片上用"叶片压渗法"接种Xcc8004可以引起明显致病症状,而用"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法"接种均不能引起病症.这一结果说明,不同的接种方法的对Xcc在拟南芥上的致病力有很大的影响.因此,要在拟南芥Col-0上进行Xcc8004的致病力检测,本研究建议采用"叶片压渗法"而不用"剪叶法"和"叶片中脉穿刺法".此外,本研究还建立了一套简易的拟南芥试验用苗的栽培方法.     

十字花科黑腐病菌III型效应物基因avrACXcc8004推测的启动子区

摘要:【目的】十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv．campestris,Xcc),能侵染所有十字花科植物,引起黑腐病。Xcc通过III型分泌系统(Type III Secretion System,T3SS)将III型效应物(T3SS effector,T3SE)蛋白直接转运到植物细胞内,T3SEs对于病原菌致病性至关重要。许多已鉴定的T3SEs基因的启动子区都 存在植物诱导启动子盒(Plant-inducible promoter,PIP-box)和－10box,但PIP-box及－10 box与经典的启动子－10区及－35区之间的关系如何未见报道,－10 box的序列保守性如何也未见报道。本研究旨在对T3SE基因avrACXcc8004推测的启动子区进行研究。【方法】首先,通过5'RACE 确定其转录起始位点,接着用Fusion PCR对－10 box TACGTT序列中倒数第二个碱基T进行点突变为A/C/G,即:TACGAT、TACGCT和TACGGT,构建GUS融合报告菌株,定量测定GUS酶活。【结果】5'RACE结果显示avrACXcc8004的转录起始位点为A,对比分析得到启动子的－35区位于PIP-box之后8bp处,而－10区与－10 box重叠;avrACXcc8004启动子区的PIP-box和－35区、－ 10 box的整个模体为:TTCAC-N15 -TTCGC-N8 -TTGATG-N18 -TACGTT。最后,GUS定量测定结果表明,突变为C 时( TACGCT)的菌株的GUS 酶活最高,突变为G 时(TACGGT)的酶活增高最 少。在ΔhrpX 和ΔhrpG 中的GUS 酶活均比在Xcc 8004 中有显著的降低。【结论】Xcc 的T3SE 基因PIP-box与－35区前后相衔,－10 box即－10区,－10 box对于avrACXcc8004的转录活性有较大的影响,－ 10 box突变前后avrACXcc8004均受HrpG 和HrpX 正向调控。     

大肠杆菌转录后调控蛋白CsrA的C末端具有抑制十字花科黑腐病菌胞外蛋白酶活性的功能

CsrA(在有些细菌例如十字花科黒腐病菌中也称为RsmA,统称CsrA/RsmA)是一类在细菌中广泛分布而且氨基酸序列非常保守的RNA结合蛋白。研究表明,CsrA/RsmA作为转录后全局调控因子参与了包括细胞碳代谢、次生代谢、运动性、生物被膜形成以及动植物病原菌的致病过程等许多细胞过程的调控。CsrA/RsmA在不同的细菌中的生物学功能各有异同。在大肠杆菌中,CsrA的主要功能是控制细胞的碳代谢、运动性和生物被膜形成;而在十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,Xcc)中,CsrA的同源蛋白RsmA的主要功能除了控制碳代谢、运动性和生物被膜形成外,还控制致病性和胞外酶的产生。大肠杆菌的CsrA(CsrAE.coli)是否具有XccRsmA(RsmAXcc)的功能?为了回答这个问题,我们用大肠杆菌的csrA基因(csrAE.coli)互补Xcc的rsmA基因(rsmAXcc)的缺失突变体DM2506。结果显示,csrAE.coli能够互补DM2506的所有表型,说明CsrAE.coli具有RsmAXcc的全部功能。更重要的是,我们发现,无论是rsmAXcc突变体还是野生型菌株,导入表达CsrAE.coli的质粒后均导致其致胞外蛋白酶活性的严重下降,证明CsrAE.coli具有抑制Xcc胞外蛋白酶活性的作用。进一步的实验证实,CsrAE.coli的C末端第53～61位氨基酸残基具有抑制Xcc胞外蛋白酶活性的功能。     

广东花生主要品种对黑腐病菌的抗性水平鉴定

【背景】寄生帚梗柱孢霉是花生黑腐病的病原菌,被我国列为重要的进境植物检疫性有害生物。该病菌2009年已入侵我国广东,造成花生植株基部腐烂而死亡,严重威胁花生生产安全。筛选与种植抗病品种是防控该病害的重要措施。【方法】收集广东推广种植的15个主要花生品种,通过人工接种方法,鉴定这些品种对花生黑腐病菌的抗性水平。【结果】15个供试花生品种中,湛红2号、湛油62等2个品种表现为抗病;湛油75、湛油82、粤油390、粤油410、仲恺花44、仲恺花99、汕油诱1号等7个品种表现为中抗;花育33号、汕油523、汕油辐1号、粤油18、湛油53等5个品种表现为感病;仲恺花332表现为高感。【结论与意义】目前广东生产上推广种植的花生品种多数对黑腐病菌表现为抗病或中抗水平,部分品种表现为感病或高感。该结果可为我省花生品种的推广与布局提供依据。     

十字花科黑腐病菌一个新的III型效应物XC3176的鉴定

摘要:【目的】在十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv． campestris,Xcc)的致病因子中,III型分泌系统(Type III Secretion System,T3SS)是至关重要的致病系统,III型效应物通过III 型分泌系统直接转运到寄主植物细胞内。本研究通过效应物水平转移的特征获得候选基因,旨在鉴定一个新的依赖于III型分泌的效 应物。【方法】以缺失了N-端58个氨基酸的AvrBs1作为报告系统构建效应物鉴定报告质粒pLJB3176,导入ΔavrBs1和ΔhrcV,通过检测报告菌株在辣椒ECW-10R上的过敏反应来鉴定XC3176是否为III型效应物。构建XC3176融合GUS报告质粒pLGUS3176,导入野生菌株Xcc 8004、ΔhrpG和ΔhrpX,通过测定菌株GUS活性检测hrpG、hrpX对XC3176 的调控作用。构建XC3176缺失突变体和互补菌株,通过剪叶法接种检测XC3176对Xcc 8004致病性的影响。【结果】XC3176融合AvrBs1报告菌株在非寄主辣椒ECW-10R上能 引发过敏反应,GUS活性检测显示ΔhrpG/pLGUS3176、ΔhrpX/pLGUS3176比8004/pLGUS3176的GUS酶活显著降低,致病性检测显示突变体Δ3176与野生型Xcc 8004相比在寄主满身红萝卜上的病斑长度有显著减少,互补菌株C3176 的病斑长度能补回到野生型水平。【结论】XC3176是依赖于hrcV分泌的III型效应物,hrpG、hrpX正调控XC3176,XC3176与Xcc致病相关。     

十字花科黑腐病菌中转录调控因子HpaR1调控一个纤维素酶基因的表达

十字花科黑腐病菌（Xcc8004）中的一个转录调控因子XC₂736（HpaR1）在致病过程中具有重要的作用。前期研究发现该转录调控因子可能调控胞外纤维素酶的合成。为了解HpaR1对纤维素酶的转录调控机理,本研究对HpaR1进行原核表达纯化,并与488bp的包含XC₀639的启动子区DNA片段进行凝胶电泳迁移率试验,发现HpaR1与XC₀639启动子可以发生结合。将488bp的XC₀639的启动子DNA片段与报告基因gus融合,构建XC₀639的报告质粒pGUS0639r,分别导入野生型8004菌株和缺失突变体DM2736中,分析发现在突变体背景下GUS的表达水平比野生型背景明显降低。表明HpaR1正调控XC₀639的表达。构建XC₀639的极性整合突变体PK0639,检测发现PK0639几乎丧失胞外纤维素酶的活力;通过功能反式互补构建的互补菌株CPK0639可以恢复纤维素酶活性。研究结果表明HpaR1通过调控纤维素酶基因XC₀639的表达来调控细胞的纤维素酶活性。本研究为更深入地了解HpaR1如何调控细菌生理生化功能奠定了基础。     

苹果树腐烂病菌细胞色素P450基因Vmcyp5的功能

【目的】研究表明,细胞色素P450(CYP)在死体营养型真菌的毒素合成代谢中发挥重要作用,预测可能与病原菌致病相关。论文对苹果树腐烂病菌(Valsa mali)毒素合成基因簇中的1个上调表达的CYP基因Vmcyp5进行生物学功能研究,明确CYP基因对病原菌致病力影响,为细胞色素P450基因家族对苹果树腐烂病菌致病机理的进一步研究提供依据。【方法】通过Double-joint PCR和PEG介导的原生质体转化技术获得具有G418抗性的突变体,并对突变体进行PCR检测及Southern blotting验证得到单拷贝敲除突变体。将目的基因片段重新导入敲除突变体,筛选获得互补突变体。最终对野生型菌株及敲除突变体、互补突变体进行菌落、产孢及致病力观察,利用SPSS软件对数据进行差异显著性分析,并利用q RT-PCR技术分析突变体黑色素基因簇的表达水平。【结果】通过基因敲除技术获得1个Vmcyp5基因的敲除突变体。与野生型菌株相比,Vmcyp5基因的敲除突变体菌落呈白色,产孢量减少51.3%。q RT-PCR分析发现敲除突变体黑色素基因簇基因表达量降低。重要的是,敲除突变体致病力较野生型菌株降低24.5%。互补突变体菌落颜色、产孢及致病力近似恢复至野生型菌株水平。【结论】Vmcyp5基因与病原菌黑色素合成、子实体的产生和致病力相关。     

十字花科黑腐病菌中转录因子HpaR1与Clp调控一个糖苷水解酶基因表达的分析

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是一种维管束致病菌,能够引起寄主的黑腐病,是研究植物病原细菌与植物互作的一种重要模式菌株.在Xcc中,GntR家族的全局性转录调控因子HpaR1参与调控Xcc的运动、胞外多糖和胞外酶的合成等许多细胞过程,并与Xcc的过敏...     

十字花科黑腐病菌中存在tRNA衍生片段(tRF)的证据

tRNA衍生片段(tRNA-derived fragment,tRF)是一种由内切核糖核酸酶将初级tRNA(primary tRNA)或成熟tRNA分子剪切后形成的长度为14～30 nt(核苷酸)的稳定的RNA片段.研究表明,tRF广泛存在于各种真核生物中,它们既可以作为信号分子,又可以作为基因表达的调控因子,在细胞的...     

野油菜黄单胞菌6-磷酸果糖激酶基因的初步分析

6-磷酸果糖激酶是糖酵解途径中的关键酶,它催化糖酵解途径中第一个不可逆反应。本研究利用pK18mobsacB自杀质粒采用同源双交换的方法对野油菜黄单胞菌Xcc8004中的6-磷酸果糖激酶基因(XC_0872)进行缺失突变,获得无标记的缺失突变体DM0872。表型检测结果显示DM0872突变体不影响野油菜黄单胞菌对葡萄糖和果糖的利用,不影响胞外多糖的合成,也不影响其致病性。该结果显示糖酵解途径在野油菜黄单胞菌的地位并不重要。另外,我们利用RT-PCR方法检测了XC_0872的转录情况,结果显示XC_0872在Xcc8004中是转录的。而之前曾有报道称黄单胞菌中无法检测出6-磷酸果糖激酶活性,这表明XC_0872进行了转录后调控从而使6-磷酸果糖激酶活性受到限制。本研究为野油菜黄单胞菌中糖酵解途径的调控提供了理论依据,对揭示野油菜黄单胞菌中该途径的调控机制具有一定的意义。     

TAIL-PCR方法快速分离Xcc致病相关基因序列

以mini-Tn5 gfp-km转座子中nptⅡ片段作为探针,对已获得的五株野油菜黄单胞菌野油菜黑腐病致病型（Xcc)非致病突变体进行了Southern blot分析,结果表明,这五株突变体确由mini-Tn5 gfp-km转座子插入致病相关基因所致,且为单拷贝不同位点的插入。提取这五株突变体总DNA作为模板,采用改进的热不对称交错PCR（TAIL－PCR）方法从其中克隆到了各自转座子插入区侧翼序列,对这些侧翼序列进行了序列测定并将分析结果与GenBank database及Xcc全基因组序列做了比较,结果表明,五个侧翼序列所在的基因确与Xcc致病性有关。这种改进后的TAIL－PCR方法为突变体特别是转座子插入突变体中目的基因的克隆提供了一种简要高效的新方法。     

Characterization of Xanthomonas campestris Pathovars by rRNA Gene Restriction Patterns

Genomic DNA of 191 strains of the family Pseudomonadaceae, including 187 strains of the genus Xanthomonas, was cleaved by EcoRI endonuclease. After hybridization of Southern transfer blots with 2-acetylamino-fluorene-labelled Escherichia coli 16+23S rRNA probe, 27 different patterns were obtained. The strains are clearly distinguishable at the genus, species, and pathovar levels. The variability of the rRNA gene restriction patterns was determined for four pathovars of Xanthomonas campestris species. The 16 strains of X. campestris pv. begoniae analyzed gave only one pattern. The variability of rRNA gene restriction patterns of X. campestris pv. manihotis strains could be related to ecotypes. In contrast, the variability of patterns observed for X. campestris pv. malvacearum was not correlated with pathogenicity or with the geographical origins of the strains. The highest degree of variability of DNA fingerprints was observed within X. campestris pv. dieffenbachiae, which is pathogenic to several hosts of the Araceae family. In this case, variability was related to both host plant and pathogenicity.     

十字花科黑腐病菌hrpG基因原核表达

在十字花科黑腐病菌(Xcc)中,hrp基因对寄主的致病性和非寄主的超敏反应中起核心作用,而hrpG对整个hrp基因簇起调控作用.HrpG为OmpR家族的双组分系统感受调控蛋白,含有两个结构域,分别是N端Response_reg和C端Trans reg_C.本研究利用表达载体pQE-30 Xa,成功构建了HrpG的表达重组子,在E.coli M15 [pREP4]中进行诱导表达.通过调节诱导温度、IPTG浓度和诱导时间最终确定在温度为20℃,IPTG浓度为0.8 mmol/L,诱导表达4 h.hrpG基因在宿主细胞E.coli M15获得高效可溶性表达.目前尚未有可溶性HrpG蛋白获得成功表达的报导,本研究中获得HrpG蛋白在大肠杆菌获得大量可溶性的表达,将为in vitro研究HrpG的生理活性,特异的结合位点和调控功能研究打下良好基础.     

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种8004菌株wxcA基因与EPS的产量有关

在以前的工作中,采用转座子Tn5 gusA5对野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xcc)8004菌株进行诱变,获得一批胞外多糖(EPS)合成减少的突变体,对这些突变体的Tn5 gusA5的插入位点进行分析后,发现有两株突变体是wxcA基因不同插入位点的突变体。以前认为wxcA基因与脂多糖(LPS)的O-抗原合成有关而与EPS的合成无关。为明确wxc4基因的功能,对8004菌株的wxcA基因进行缺失,获得的△wxcA突变体的EPS产量与野生型菌株相比,减少了50％,并且一段PCR合成的包含wxcA基因的DNA片段能反式互补△wxcA突变体,恢复突变体的EPS产量。这证实了8004菌株的wxcA基因与EPS的合成产量有关。     

Identification of a lexA Gene in, and Construction of a lexA Mutant of, Xanthomonas campestris pv. citri

The lexA gene of Xanthomonas campestris pathovar citri (X.c. pv. citri) was cloned and sequenced. The 639-bp open reading frame encodes a protein of 213 amino acids that shares substantial sequence homology with the products of previously characterized lexA genes, sharing 46% identity with the LexA protein of Escherichia coli. Amino acids required for autocatalytic cleavage of LexA are conserved in the X.c. pv. citri protein, whereas domains thought to mediate DNA binding differ markedly from those of LexA proteins from E. coli and other bacteria. The X.c. pv. citri LexA protein was overexpressed in E. coli, and SDS-polyacrylamide gel electrophoresis revealed a molecular size of 23 kDa for the purified protein. A lexA mutant of X.c. pv. citri was constructed by gene replacement, and the basal level of recA expression in this mutant was shown to be similar to that for wild-type cells exposed to a DNA-damaging agent. These results indicate that LexA functions as a repressor of recA expression in X.c. pv. citri. Received: 1 September 1999 / Accepted: 25 October 1999     

Functional Analysis of the Ferric Uptake Regulator Gene fur in Xanthomonas vesicatoria

Iron is essential for the growth and survival of many organisms. Intracellular iron homeostasis must be maintained for cell survival and protection against iron toxicity. The ferric uptake regulator protein (Fur) regulates the high-affinity ferric uptake system in many bacteria. To investigate the function of the fur gene in Xanthomonas vesicatoria (Xv), we generated a fur mutant strain, fur-m, by site-directed mutagenesis. Whereas siderophore production increased in the Xv fur mutant, extracellular polysaccharide production, biofilm formation, swimming ability and quorum sensing signals were all significantly decreased. The fur mutant also had significantly reduced virulence in tomato leaves. The above-mentioned phenotypes significantly recovered when the Xv fur mutation allele was complemented with a wild-type fur gene. Thus, Fur either negatively or positively regulates multiple important physiological functions in Xv.