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。     

水稻白叶枯病菌opsX基因功能的初步分析

水稻白叶枯病(bacterial leaf blight,BLB)是水稻生产中最严重的细菌性病害之一。本研究发现水稻白叶枯病菌广西菌株K74(Xanthomonas oryzae pv.Oryzae K74,Xoo K74)的ops X基因缺失突变后致病力基本完全丧失,研究还证明该基因与胞外多糖分泌、铜离子耐受、苯耐受、氯化钠耐受、生物膜合成等相关,此外还发现突变体对氧化物及表面活性剂SDS更为敏感。互补菌株的相关表型和致病力基本可以回复至野生型水平。本研究为ops X基因进一步分子水平的研究提供了线索。     

水稻白叶枯病菌udgH基因的功能研究

水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,以下简称Xoo)是水稻病原菌的一种,其引起的水稻白叶枯病(bacterial leaf blight,BLB)可致使水稻大量减产。本研究发现一个假定的udg H基因的插入突变致使致病力急剧下降,并且胞外多糖、抗逆性、生物膜、游动性等几种生理表型与野生型相比发生了明显变化。互补菌株的致病力能恢复至80%以上,其他生理表型基本能恢复至野生型。本研究为进一步研究udg H基因的致病分子机理提供了研究线索。     

水稻细菌性条斑病菌rpfC/rpfG的功能分析

水稻细菌性条斑病菌(Xamthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)是水稻的重要病原菌之一,其引起的水稻细菌性条斑病对水稻粮食产量造成重大损失。本研究利用水稻细条病菌广西分离株GX01作为出发菌株,采用同源双交换的方法分别构建rpf C和rpf G的缺失突变体,并研究其生物学功能。结果表明,与野生型GX01相比,缺失突变体Δrpf C和Δrpf G的致病力和在非寄主烟草上的过敏反应严重下降,胞外多糖合成、游动性和渗透压耐受能力明显降低,生物膜形成和絮凝能力显著增加,而互补菌株能基本将表型补回至野生型水平,表明rpf C和rpf G是重要的致病相关基因。本实验为进一步研究rpf C/rpf G基因在水稻条斑病菌的调控机理提供了前期资料。     

水稻白叶枯病菌广西分离株K74中主效TAL效应物的鉴定

水稻是世界上主要的粮食作物之一。水稻白叶枯病(Bacterial leaf blight)是危害水稻最严重的细菌性病害,可使水稻减产20%以上,严重时甚至绝产,给农业生产和经济造成巨大影响。水稻白叶枯病由水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)的侵染造成,而TAL效应物是Xoo的重要致病因子。近年来,该病在广西也有多发的趋势。2007年从防城港疫区分离得到Xoo K74菌株,经前期研究表明该菌株中有18个tal基因。本研究中,我们对K74菌株中的TAL效应物进行了功能研究。通过基因同源整合突变及互补等研究,我们鉴定到了K74菌株一个与致病力相关的主效TAL效应物。     

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.     

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。     

水稻白叶枯病菌核苷酸信号受体蛋白Clpxoo的分子鉴定及其功能

【目的】本文的目的为阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, 简称Xoo)核苷酸信号途径及其作用机理。 【方法】本研究对推导的信号受体蛋白Clpxoo进行了基因克隆、序列分析、缺失突变和互补及其相关表型的鉴定。【结果】克隆的clpxoo基因序列与大肠杆菌crp和铜绿假单胞菌vfr的同源性较高,与其它几种病原黄单胞菌clp高度保守。Clpxoo序列N端具有环化核苷酸cNMP结合结构域(CAP_ED?),C端具有保守的DNA结合结构域(HTH_CRP)。用双交换法构建了基因缺失突变体(△clpxoo)。与野生型菌株PXO99A相比,△clpxoo的运动性、胞外多糖产生能力和对H2O2的抗性均显著降低,基因互补可使之部分恢复;△clpxoo胞外酶产生和对烟草致敏性无显著改变。【结论】Clpxoo可能作为全局性的保守调控因子之一,调控了Xoo的鞭毛运动性、胞外多糖产生和对H2O2的抗性。     

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。     

胡萝卜软腐果胶杆菌鞭毛钩基因flgK 的功能

【目的】为了研究鞭毛钩基因flgK在胡萝卜软腐果胶杆菌胡萝卜亚种(Pectobacterium carotovorum subsp.carotovorum,P.c.c)的功能。【方法】本研究采用两亲同源交换法构建了基因缺失突变体ΔflgKpcc并构建了互补菌株ΔflgKpcc-KH,测定突变体及其互补菌株的菌体形态、运动性、致病因子、致病性等表型。【结果】与野生菌株PccS1相比,ΔflgKpcc鞭毛缺失,菌体易沉降,在0.3%半固体培养基上运动能力明显降低,生长速率无明显变化,但是纤维素酶和蛋白酶的活性、生物膜形成能力明显下降,对感病寄主的致病力显著减弱。基因互补可以使上述突变表型恢复。【结论】实验表明,鞭毛基因flgK突变导致了菌体的运动性降低、病原菌毒性相关的酶活力下降,从而导致致病力下降。     

水稻细菌性条斑病菌中假定编码甲基趋化蛋白的基因的功能初步研究

水稻细菌性条斑病菌(Xamthomonas.oryzae pv.oryzicola,Xoc)是水稻的主要病原菌之一,其引发的水稻细菌性条斑病可造成水稻严重减产。本文利用水稻细菌性条斑病菌广西分离株GX01作为实验菌株,获得XOC2233基因的Tn5插入突变体,XOC2233编码为假定的甲基受体趋化性蛋白,本实验对其生化表型以及致病性的研究表明,突变体的致病力与野生型相比没有明显变化,但其胞外多糖产量和游动性增强,且其胞外蛋白酶的活性有所降低,而互补菌株均能恢复其表型到野生型水平。根据本研究的结果推测XOC2233基因可能通过对鞭毛的合成控制影响胞外多糖的分泌,为进一步研究XOC2233基因在水稻条斑病菌胞外多糖代谢途径中的作用提供了基础。     

十字花科黑腐病菌中一对假定双组分信号转导系统基因的功能研究

双组分信号转导系统(two-component signal transduction system,TCSs)是微生物适应外界环境最重要的调控系统。十字花科黑腐病菌是引起十字花科黑腐病的主要致病菌,其中有111个双组分调控基因,包括两个未知功能的基因:XC3981和XC3982。为了研究其功能,我们通过同源双交换构建了这两个基因的缺失突变体,并对其进行表型检测及功能互补,结果表明缺失突变体DM3981的致病力显著下降,蠕动性显著增加,互补菌株致病力和蠕动性都能恢复到野生型的水平,说明XC3981与Xcc的致病力和蠕动性相关;缺失突变体DM3982与野生型相比无明显相差异。     

水稻细菌性条斑病菌REC结构域蛋白基因vemRXoc的功能鉴定

水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)是水稻的主要病原细菌之一,该菌引起的水稻细菌性条斑病可导致水稻减产、品质下降.Xoc GX01菌株基因组中含有一个与十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)的致病相关基因vemR一致性高达95.27%的同源基因XOC2152,其编码蛋白中含有磷酸信号识别受体REC结构域.为了研究XOC2152基因在Xoc中的生物学功能,本研究通过基于自杀质粒pK18mob同源整合方法,构建了XOC2152的非极性突变体NK2152.该突变体的胞外多糖产量仅为野生菌株的27.33%,平板游动半径为野生菌株的40.96%,对铜离子耐受能力极显著降低.针刺接种水稻(日本晴品种) 10 d后,Xoc GX01处理的病斑平均长度为(3.86±1.19) cm,而突变体NK2152处理的病斑长度为(0.98±0.45) cm.带有该基因片段的pLAFR3可以互补突变体的表型和致病力变化.上述结果表明XOC2152基因具有与Xcc的vemR类似的功能,被命名为vemRXoc基因.本研究表明XOC2152基因(vemRXoc基因)与水稻细菌性条斑病菌的致病力、胞外多糖产量、运动能力以及对铜离子的耐性等相关.     

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。     

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。     

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.     

苹果树腐烂病菌非核糖体多肽合成酶基因VmNRPS12的功能

【目的】非核糖体多肽合成酶(NRPS)在植物病原真菌与其寄主互作过程中发挥着重要作用,明确Vm NRPS12基因在苹果树腐烂病菌致病过程中的功能,将为今后深入研究苹果树腐烂病菌NRPS作用机制提供理论依据。【方法】基于苹果树腐烂病菌全基因组数据,得到VmNRPS12基因。运用qRT-PCR技术分析VmNRPS12在侵染初期的表达水平,利用Double-joint PCR和PEG介导的原生质体转化获得该基因抗潮霉素的突变体,对突变体进行PCR检测及Southern blot验证得到敲除突变体,进一步通过重新导入该基因全长片段获得互补突变体,最后对野生型、敲除突变体和互补突变体进行菌落、产孢及致病力观察,对检测数据用SPSS软件进行差异显著性分析。【结果】定量分析显示该基因在侵染初期显著上调表达,且接种48 h后的表达量是对照的138.6倍。该基因的敲除突变体在营养生长及产孢方面与野生型菌株03-8相比无显著性差异,但致病力与野生型菌株03-8相比显著减弱,且互补突变体致病力近似恢复至野生型水平。【结论】VmNRPS12基因与苹果树腐烂病菌致病性相关。     

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。     

水稻细菌性条斑病菌中受DSF 调控的鞭毛基因flgD、flgE 的功能分析

[目的]为了阐明可扩散性信号分子(diffusible signal factor,DSF)调控的鞭毛基因对水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)Rs105的致病性等方面的影响.[方法]采用PCR的方法克隆靶标基因flgDxoc和flgExoc,用同源重组法构建缺失突变体,测定突变体及其互补菌株的菌体形态、运动性、致病性及过敏性反应等表型,用反转录PCR(RT-PCR)的方法验证Rs105和ArpfFxoc(rpfFxoc基因的缺失突变体,不产生DSF)中flgDxoc、、flgExoc表达量的差异.[结果]从Rs105基因组中克隆到flgDxoc、flgExoc基因,并证实这两个基因在基因组中均为单拷贝.PCR和Southern杂交结果显示,flgDxoc、flgExoc基因被成功敲除.与野生型相比,突变体的鞭毛产生能力丧失,游动性和趋化性能力减弱,接种水稻叶片显示其致病性部分减弱,基因互补可使其恢复.生长能力和对烟草叶片的致敏性无明显改变.RT-PCR结果显示,flgDxoc、flgExoc基因在△rpfFxoc中的转录水平明显降低.[结论]本试验表明:FlgD、FlgE是水稻细菌性条斑病菌鞭毛形成所必需的因子;进一步证明了DSF通过调控flgDxoc、flgExoc基因表达,从而影响条斑病菌的致病性等表型.为深入认识DSF对细菌性条斑病菌鞭毛基因簇的调控提供了科学依据.     

水稻条斑病菌pilT基因在致病性中的功能分析

【目的】本实验室前期研究发现水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)RS105菌株中pil T基因Tn5转座子插入突变体在寄主水稻上致病性明显降低,在非寄主烟草上激发过敏反应(hypersensitive response,HR)的能力也明显减弱。为了揭示pilT基因在Xoc菌株中的功能,本文进行了深入研究。【方法】本实验通过无标记双交换敲除的方法获得Xoc RS105菌株pil T基因缺失突变体RΔpilT,并对该突变体的游动性以及生物膜等表型进行了检测。【结果】与野生型RS105菌株相比,敲除突变体RΔpilT不仅在感病水稻IR24上的致病性显著降低,在非寄主烟草上产生过敏反应的能力减弱,而且突变体游动性降低,生物膜含量增加,互补子能够恢复上述缺陷至野生型水平。qRT-PCR结果显示,在RΔpil T中,hrpG、hrpX、hrcC、clp、rpfG、pilA、pilC基因表达量明显降低。【结论】Xoc中pilT为重要的毒性相关基因,其致病性与游动性和生物膜含量变化相关,并且受clp、rpfG、pilA、pilC等基因调控。pil T基因编码的Pil T蛋白是构成IV型菌毛的亚基之一,为菌体运动提供能量。本文对pilT基因的功能研究,为进一步分析IV型菌毛在Xoc中的功能提供了线索。