水稻白叶枯病菌pxo_04104基因功能的初步分析

水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)是一种重要的植物病原细菌,可以引起水稻白叶枯病,使水稻减产。本研究通过对Xoo K74 Tn5插入突变体库进行致病力检测、质粒拯救定位发现pxo_04104基因与Xoo致病相关,pxo_04104基因编码periplasmic beta-glucosidase(周质β-葡萄糖苷酶)。该基因的缺失突变体及其互补菌株生理生化表型检测显示缺失突变体致病力、抗渗透压能力显著下降,其互补菌株致病力可恢复到野生型水平的84.2%,抗渗透压能力也可恢复。本研究为深入研究pxo_04104基因致病分子机理提供了线索。     

水稻白叶枯病菌wxoC和wxoD基因功能的初步研究

水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)是目前发现的危害较大的水稻病原细菌之一,可导致水稻减产。本研究以广西菌株Xoo K74为出发菌株,通过在wxoC和wxoD双基因功能被破坏的突变体中分别回补wxoC或wxoD基因发现:wxoC基因影响病菌的致病力,降低了菌体对有机溶剂的耐受性,部分影响细菌生物膜的产生和胞外多糖的分泌;wxoD基因影响细菌胞外多糖的合成、运动能力、对渗透压的耐受性和细菌的生长情况,并且部分影响生物膜的产生,但该基因对致病力贡献很小,具体原因有待进一步的研究。     

水稻黄单胞菌黄色素合成相关基因的克隆与鉴定

用硫酸二乙酯(DES)诱变水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,简称Xoo)和条斑病细菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, 简称Xooc),分别得到5株和13株黄色素缺失突变体,其中来自Xooc的M6和M12 还丧失了对水稻的致病性和在烟草上激发过敏反应的能力。以Xooc黄色素缺失突变体M51为受体菌交叉互补从Xoo JXOIII基因文库中筛选出一个黄色素合成相关的基因克隆pA341,以Xoo黄色素缺失突变体M1071为受体菌,从Xooc RS105基因文库中获得了一个黄色素合成相关的基因克隆pA270。功能互补显示,18株黄色素缺失突变体中的10株能分别被pA341和 pA270互补后正常产生黄色素,但这两个克隆不能同时互补同一株黄色素缺失突变体。能被pA341互补的黄色素缺失突变体M6没有恢复对水稻的致病性和在烟草上激发过敏反应,表明黄色素合成相关基因与hrp基因间不存在相关性。斑点杂交结果表明,pA270与pA341之间没有同源性。pA270亚克隆结果显示,与黄色素合成相关的基因约11.6kb大小,以基因簇的形式存在,不仅决定了黄色素的产生,还影响黄色素合成的数量和质量（吸收峰）。在紫外光条件下,黄色素能够提高菌体的存活率,提示黄色素对病原细菌有保护作用。     

水稻与白叶枯病菌互作机制研究进展

水稻白叶枯病由Xanthomonas oryzae pv.Oryzae(Xoo)致病菌引起,为水稻三大病害之一,对世界水稻生产造成了严重危害.水稻与Xoo互作符合“基因对基因”假说,是研究植物与细菌互作的典型模式系统.水稻基因组以及Xoo基因组测序的完成,极大地推动了水稻-Xoo互作分子机理的研究.就有关水稻与Xoo互作机制的最新研究进展作一概述.     

水稻黄单胞菌hrp基因簇中致病相关基因hpaB的鉴定水稻黄单胞菌 TAIL-PCR hrp基因簇 hpaB基因

由水稻黄单胞菌引起的水稻白叶枯病是水稻最严重的细菌性病害.通过筛选18000个Xoo Tn5转座子插入突变体,得到其中一个致病力缺失的突变体XOG11.TAIL-PCR方法分离该突变体中插入转座子的侧翼序列,发现转座子插入到位于hrp基因簇的hpaB基因中.对该基因进一步的分析表明该基因编码一个含有156个氨基酸,等电点为4.28,亮氨酸含量为14.4%的蛋白HpaB.Southern blot和PCR验证表明Tn5在该突变体中为单拷贝插入且未发生转座子携带侧翼序列的转移.将hpaB克隆到具有广泛寄主的质粒pHM1中,转化重组质粒进入突变体后,突变体恢复了在其寄主水稻IR24上的致病力,而转化空质粒pHM1后的突变体仍然表现为致病力缺失.证实了水稻黄单胞菌中hpaB基因与该细菌的致病力相关,在侵染水稻的过程中起着不可缺失的作用.     

提高水稻插入突变体库利用效率的尝试

T-DNA标签法是一种以农杆菌介导的遗传转化为基础来创造插入突变体库, 从而高通量地分离和克隆植物功能基因的方法。但由于种种原因, 水稻插入突变体库的利用效率较低。为了提高水稻插入突变体库的利用效率, 结合水稻一个双拷贝T-DNA插入突变体的发现和鉴定研究, 通过特异PCR检测、侧翼序列与目标性状的共分离分析, 在1个双插入位点均为杂合的植株的后代株系中分拆了2个插入事件, 分离出目标性状存在遗传分离且只带有1个插入事件的后代株系, 为后续的共分离检测和基因克隆研究打下了重要的基础。由此产生了对插入突变体库中的非串联多拷贝插入标签系进行研究的一些思路和方法, 提出来与同行商榷。     

水稻白叶枯病菌△rpfxoo基因缺失突变体DSF信号产生和毒性表达

[目的]旨在阐明3个DSF/Rpfxoo信号系统成员RpfFxoo、RpfCxoo和RpfGxoo在水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)毒性表达中的功能.[方法]用标记置换法缺失突变rpfFxoo、rpfCxoo和rpfGxoo基因,测定突变体及其互补菌株的DSF(diffusible signal factor)信号分子产生、胞外多糖(EPS)产生及其对水稻的致病性.[结果]从野生型菌株PX099A 基因组中克隆了推测与DSF信号生成和传导有关的基因rpfFxoo、rpfCxoo和rpfGxoo,获得了相应的单基因或双基因缺失突变体.与PX099A 产生DSF相比,△rpfFxoo、△rpfY+Cxoo和△rpfr+Gxoo均不产生DSF,△rpfCxoo过量产生,△rpfGxoo产量降低;rpfFxoo、rpfCxoo和rpfGxoo可以分别互补Xoo和Xce的相应基因突变体,恢复DSF产生表型.除△rpfFxoo的EPS产生无明显变化外,其余突变体的均显著减少.所有突变体对水稻的致病性均显著下降.[结论]RpfFxoo、RpfCxoo和RpfGxoo调控了Xoo的DSF信号生成、EPS产生和致病性.     

甲基营养菌Methylobacterium sp. MB200中部分一碳代谢相关基因的定位及mtdA和mtdB 基因的克隆研究

以甲基营养细菌Methylobacterium sp. MB200为出发菌株,首先利用质粒转座子(pTnMod-RKm’)构建了目的菌株MB200的部分突变体库,获得能够在双抗性MMII板上生长的突变体共11552株,然后在双抗性MMI板上复筛获得不能够利用甲醇的突变体333株(初步认为是一碳代谢途径被破坏的突变株),为一碳代谢相关基因的克隆研究奠定了基础。随后利用TAIL-PCR技术快速准确地从突变体库中定位了部分与一碳代谢相关的基因,并根据pTnMod-RKm’具有复制起始位点能够快速克隆插入位点侧翼序列的特性克隆到mtdA和mtdB基因的全序列并进行了初步分析。     

水稻白叶枯病菌Δrpfxoo基因缺失突变体DSF信号产生和毒性表达

【目的】旨在阐明3个DSF/Rpfxoo信号系统成员RpfFxoo、RpfCxoo和RpfGxoo在水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)毒性表达中的功能。【方法】用标记置换法缺失突变rpfFxoo、rpfCxoo和rpfGxoo基因,测定突变体及其互补菌株的DSF(diffusible signal factor)信号分子产生、胞外多糖(EPS)产生及其对水稻的致病性。【结果】从野生型菌株PXO99A基因组中克隆了推测与DSF信号生成和传导有关的基因rpfFxoo、rpfCxoo和rpfGxoo,获得了相应的单基因或双基因缺失突变体。与PXO99A产生DSF相比,ΔrpfFxoo、ΔrpfF+Cxoo和ΔrpfF+Gxoo均不产生DSF,ΔrpfCxoo过量产生,ΔrpfGxoo产量降低;rpfFxoo、rpfCxoo和rpfGxoo可以分别互补Xoo和Xcc的相应基因突变体,恢复DSF产生表型。除ΔrpfFxoo的EPS产生无明显变化外,其余突变体的均显著减少。所有突变体对水稻的致病性均显著下降。【结论】RpfFxoo、RpfCxoo和RpfGxoo调控了Xoo的DSF信号生成、EPS产生和致病性。     

大肠杆菌BL21(DE3)中定向进化突变体库构建的方法比较

定向进化的突变体库建立是定向进化是否成功的关键因素,只有建立足够大的库容才有可能筛选到合适的突变体。然而用来做定向进化的宿主菌的转化效率并不总是那么高,难以达到建库要求。而且在以常规分子克隆方法做连接转化时,耗时长,效率低等问题也影响了突变体库的建立,高效的克隆转化方法是定向进化所需求的。本文以大肠杆菌BL21(DE3)为转化宿主菌,挑选了一种新的高效的克隆转化方法,与现在实验室常规克隆转化方法进行了比较,证明了PCR多聚质粒的克隆转化方法在定向进化突变体库构建中的优势。为定向进化突变体库的构建提供了新的高效可靠的技术方法。     

High-quality mutant libraries of Xanthomonas oryzae pv. oryzae and X. campestris pv. campestris generated by an efficient transposon mutagenesis system

A novel transposon mutagenesis system for the phytopathogenic bacteria Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) and X. campestris pv. campestris (Xcc) was developed using a Tn5-based transposome. A highly efficient transformation up to 10(6) transformants per microg transposon DNA was obtained. Southern blot and thermal asymmetric interlaced polymerase chain reaction analyses of Tn5 insertion sites suggested a random mode of transposition. The transposition was stable in the transformants for 20 subcultures. Eighteen thousand and 17000 transformants for Xoo and Xcc, respectively, were generated, corresponding to 4X ORF coverage of the genomes. The libraries will facilitate the identification of pathogenicity-related genes as well as functional genomic analysis in Xoo and Xcc.     

水稻白叶枯病菌TonB-Dep-Rec蛋白家族成员Tdrxoo的功能鉴定

【目的】旨在揭示水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzae,Xoo)致病性和运动性及其基因表达的调控途径。【方法】本研究通过基因克隆、序列分析和缺失突变方法,对与应答调节子GacAxoo互作的Tdrxoo的分子特征和功能进行了鉴定。【结果】利用序列特异性引物进行基因扩增,成功地从野生型菌株PXO99A中克隆了tdrxoo基因。Tdrxoo与其它病原黄单胞菌的同源序列高度保守,具有TonB-Dependent-Receptor(TDR)结构域,推测其是位于细菌外膜、可能接收来自细菌体外环境信号的蛋白。用基因标记交换法,构建了△tdrxoo基因缺失突变体。与PXO99A相比,Δtdrxoo在人工培养条件下的生长受到影响,致病性完全丧失,胞外纤维素酶和木聚糖酶活性和运动能力显著减弱,基因互补可以使之恢复;Δtdrxoo嗜铁素产生无明显改变。【结论】Tdrxoo作为一种细胞外膜蛋白,可能参与调控了病菌的生长、致病性、胞外酶活性和运动性等表型。     

OsSERK1 regulates rice development but not immunity to Xanthomonas oryzae pv. oryzae or Magnaporthe oryzae

Somatic embryogenesis receptor kinase (SERK) proteins play pivotal roles in regulation of plant development and immunity. The rice genome contains two SERK genes, OsSerk1 and OsSerk2. We previously demonstrated that OsSerk2 is required for rice Xa21-mediated resistance to Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) and for normal development. Here we report the molecular characterization of OsSerk1. Overexpression of OsSerk1 results in a semi-dwarf phenotype whereas silencing of OsSerk1 results in a reduced angle of the lamina joint. OsSerk1 is not required for rice resistance to Xoo or Magnaporthe oryzae. Overexpression of OsSerk1 in OsSerk2-silenced lines complements phenotypes associated with brassinosteroid (BR) signaling defects, but not the disease resistance phenotype mediated by Xa21. In yeast, OsSERK1 interacts with itself forming homodimers, and also interacts with the kinase domains of OsSERK2 and BRI1, respectively. OsSERK1 is a functional protein kinase capable of auto-phosphorylation in vitro. We conclude that, whereas OsSERK2 regulates both rice development and immunity, OsSERK1 functions in rice development but not immunity to Xoo and M. oryzae.     

转拟南芥AtNPR1基因增强水稻对水稻白叶枯病和稻瘟病的抗性

AtNPR1基因是拟南芥系统获得抗性的一个重要调节基因,在拟南芥中过量表达AtNPR1基因能使拟南芥对细菌和真菌的抗性同时增强.为了研究在水稻中过量表达AtNPR1基因对水稻抗病性的影响,将该基因转入到广西主栽籼稻恢复系品种桂99中.经PCR验证得到了79株转基因植株,DNA斑点杂交表明ATNPR1基因已经整合到桂99染色体DNA中.Northern杂交和RT-PCR分析表明,AtNPR1基因在桂99中已经表达;同时还检测了转基因植株对水稻白叶枯病和稻瘟病的抗性,结果表明转基因植株对该两种病害的抗性均显著增强.     

Functional analysis of <Emphasis Type="Italic">pilQ</Emphasis> gene in <Emphasis Type="Italic">Xanthomanas oryzae</Emphasis> pv. <Emphasis Type="Italic">oryzae</Emphasis>, bacterial blight pathogen of rice

Bacterial blight (BB) of rice, caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), is the most devastating bacterial disease in rice. A virulence-attenuated mutant strain HNU89K9 of X. oryzae pv. oryzae (KACC10331), with a transposon insertion in the pilQ gene was used for this study. The pilQ was involved in the gene cluster pilMNOPQ of the Xoo genome. Growth rate of the pilQ mutant was similar to that of wild-type. At level of amino acids, PilQ of Xoo showed that a high sequence identities more than 94% and 70% to Xanthomonas species and to Xyllela fastidiosa, respectively but a low sequence homology less than 30% to other bacterial species. The twitching motility forming a marginal fringe on PSA media was observed on colony of the wild-type strain KACC10331, but not in mutant HNU89K9. Wild-type Xoo cells formed a biofilm on the surface of the PVC plastic test tube, while the mutant strain HNU89K9 did not form a biofilm. The results suggest that the pilQ gene of X. oryzae pv. oryzae plays a critical role in pathogenicity, twitching motility, and biofilm formation.     

hrpD6基因决定白叶枯病菌在烟草上的过敏反应和在水稻上的致病性

【目的】白叶枯病菌hrp基因簇由包括hrpD6在内的26个hpa-hrp-hrc基因组成,与植物互作后形成Ⅲ型分泌系统(T3S),将T3S效应分子注入寄主细胞中从而决定在非寄主上的过敏反应(HR)和在水稻上的致病性。但hrpD6基因是否参与了白叶枯病菌在非寄主上的过敏反应(HR)和在水稻上的致病性(pathogenicity)还不清楚。【方法】借助同源重组方法,本研究对白叶枯病菌hrpD6基因进行了突变。【结果】PCR和Southern杂交结果显示,hrpD6基因被成功敲除。烟草上测定结果显示,hrpD6突变体ΔPhrpD6丧失了HR激发能力。致病性测定发现,ΔPhrpD6在水稻苗期不能形成水渍症状,在成株期水稻上不具有致病性,并且细菌生长能力显著下降。功能互补结果显示,hrpD6基因可恢复ΔPhrpD6在烟草上激发HR和在水稻上的致病性以及在水稻组织中的生长能力。RT-PCR结果显示,hrpD6基因的转录表达不仅受水稻诱导,而且受hrpG和hrpX基因调控。不仅如此,hrpD6基因突变还影响T3S效应分子hpa1基因的转录表达和Hpa1蛋白的分泌,暗示hrpD6基因对hpa1基因转录表达具有调控作用。【结论】hrpD6基因的缺失导致白叶枯病菌不能激发烟草产生HR和和丧失在水稻上的致病性,主要是HrpD6对hpa1基因转录表达具有调控作用,并影响T3S效应分子Hpa1的分泌。这些结果为进一步分析hrpD6是否参与T3S分泌装置的形成和调控其它hrp基因的转录表达从而决定病菌在非寄主上的HR和在水稻上的致病性,提供了科学线索。     

水稻白叶枯病菌EAL结构域蛋白VieAxoo基因缺失突变和功能分析

摘要：【目的】旨在揭示水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, 简称Xoo) 环鸟苷二磷酸（c-di-GMP）信号蛋白VieAxoo的生物学功能。【方法】本研究通过标记置换法对vieAxoo基因(PXO_04753)进行了缺失突变研究,采用表性测定进行了部分功能鉴定。【结果】从野生型菌株PXO99A中克隆的vieAxoo基因序列与其它病原黄单胞菌的同源序列高度保守。VieAxoo具有参与c-di-GMP降解的磷酸二酯酶（PDE）EAL结构域和磷酸信号识别受体REC结构域     

转录调控因子OxyRxoo对水稻白叶枯病菌H2O2降解途径的调控作用

摘要：【目的】为了阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, 简称Xoo)转录调控因子OxyRxoo对过氧化氢(H2O2) 降解途径的调控作用。【方法】本研究对推导的H2O2识别调控基因oxyRxoo进行了基因克隆、序列分析、缺失突变和互补试验及其相关表型的鉴定。【结果】克隆的oxyRxoo基因序列与其它几种病原黄单胞菌的同源序列高度保守。OxyRxoo是LysR家族成员之一,具有PBPb结构域和DNA结合保守结构域(HTH)。用标记交换法构建了△oxyRxoo基因缺失突变体。与野生型菌株PXO99A相比,尽管△oxyRxoo在离体培养条件下的生长无明显变化,但H2O2抗性显著地降低,过氧化物酶(CAT)活性明显下降,基因互补可以使之恢复; 过氧化物酶基因表达下调, oxyRxoo自身表达显著上调。【结论】OxyRxoo作为一个重要转录调控因子,调控了Xoo的 H2O2降解途径。