水稻条斑病菌gacA基因的克隆及功能初析

根据黄单胞菌gacA基因的同源性设计简并引物,采用PCR方法从水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xooc)中克隆了gacA同源基因,命名为gacAXooc。序列比较显示,该基因在黄单胞菌中是相对保守的。通过同源重组的方法,构建了gacAXooc的插入突变株。对0.1% Tryptone的趋化应答能力检测发现,gacA突变株的趋化能力明显降低,证明gacA与Xooc的趋化性相关。     

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。     

水稻条斑病细菌hrp基因诱导表达系统的建立

水稻条斑病细菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xooc)决定在非寄主植物上激发过敏反应(hypersensitive response)和在寄主水稻上具致病性(pathogenicity)的hrp基因簇是诱导表达的。为研究hrp基因的功能,利用hpa1和hrpX基因的启动子与gfp基因进行融合,构建了hrp基因诱导表达系统。绿色荧光蛋白表达揭示,Xooc的hrp基因在营养丰富的NB培养基上不能有效表达,在hrp诱导培养基XOM3上可有效表达。以hrpX和hrpG突变体为参照,RT-PCR研究结果提示,Xooc野生型菌株hpa1基因在NB上不能有效表达,在XOM3培养基上可有效表达。相应地,hrpX突变体中hpa1基因不能被诱导表达,而在hrpG突变体中hpa1基因转录表达水平低于野生菌。研究结果还证实,水稻悬浮细胞能高效诱导Xooc的hrp基因表达。Xooc hrp基因诱导表达系统的建立为研究hrp基因功能、发掘T3SS效应分子以及开展Xooc致病性研究奠定了基础。     

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OsMBF1c基因的克隆及表达分析

多蛋白桥联因子1(multi protein bridging factor 1, MBF1)在植物应对逆境胁迫中起着重要的作用,而对于水稻中MBF1是否参与重金属胁迫响应机制目前尚未见相关报道。为了揭示水稻MBF1家族与重金属胁迫的相关性及其潜在作用机制,该研究利用PCR技术克隆水稻OsMBF1c基因的全长编码序列,通过生物信息学对基因功能进行分析和预测,并通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析其在镉(Cd)胁迫下的表达特征。结果表明:(1)OsMBF1c的全长编码序列为468 bp,共编码155个氨基酸,相对分子量为16.154 kDa。(2)OsMBF1c与大麦TdMBF1a.1亲缘关系最近,具有光、厌氧等环境因子诱导相关的顺式调节元件。(3)重金属Cd可诱导OsMBF1c表达且在时间上和组织中的表达水平具有特异性,100 μmol·L^-1 Cd 处理1 h 后,地上部分OsMBF1c表达量明显上调,为对照组的7倍; 100 μmol·L^-1 Cd 胁迫处理6 h后,根部OsMBF1c表达量上调为对照组的3倍。该研究结果进一步完善了非生物胁迫下MBF1家族的生物学功能研究。     

地黄C3H基因的克隆及生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶属于植物中最大的蛋白酶细胞色素P450家族之一,在植物生命活动中发挥着重要作用。为了解地黄香豆酸-3-羟化酶基因RgC3H合成毛蕊花糖苷的功能,该研究基于地黄代谢组学分析获得KEGG途径中的C3H,采用多重比对在NCBI中获得同源基因的一个保守序列,并基于该保守序列和地黄SRA数据库,采用电子克隆和RT-PCR克隆技术获得地黄C3H基因全长CDS(RgC3H),对其进行生物信息学分析。结果表明:RgC3H基因全长为1 530 bp,且编码一个含509个氨基酸、分子量为57.91 kD、无信号肽的蛋白质; 基于氨基酸序列的结构分析显示,RgC3H有一个保守区域-P450结构域; 系统进化分析结果显示,RgC3H与芝麻和猴面花的C3H基因具有很高的同源性。上述结果为进一步研究RgC3H基因在地黄毛蕊花糖苷生物合成途径中的作用奠定了基础。     

核桃细菌性黑斑病菌rpfG基因的功能分析

[目的] 本研究旨在揭示核桃细菌性黑斑病菌（Xanthomonas arboricola pv.juglandis,Xaj） DW3F3中rpfG基因的生物学功能,从而为核桃细菌性黑斑病防治药剂的开发提供作用靶点。[方法] 以野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc）8004菌株以及水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo） PXO99^A的rpfG基因为模板序列,对Xaj野生型菌株DW3F3的基因组序列进行检索。利用同源重组技术,对Xaj中rpfG基因进行敲除,并用生物化学方法对基因缺失菌株的相关毒力因子、抗逆性进行检测。[结果] 通过同源比对,在XajDW3F3的基因组中发现了与XccrpfG、XoorpfG同源的基因,并成功获得rpfG的缺失突变株ΔrpfG。与野生型相比,突变株ΔrpfG的生物被膜形成能力仅为野生型XajDW3F3的44.58%;胞外多糖产量也由野生型的8.47 mg/mL降为5.23 mg/mL;ΔrpfG的絮凝活性增加,能使菌液变澄清;运动性实验显示ΔrpfG的运动直径比野生型增加了12.38%;胞外酶的分泌也发生了不同程度的改变,突变株分泌纤维素酶的能力极显著降低,淀粉酶活性有所提高,而分泌蛋白酶的能力未发生变化;此外rpfG缺失后,Xaj对逆境（盐、酸、SDS、硫酸铜）的耐受力降低。[结论] 结果表明rpfG基因能影响核桃细菌性黑斑病菌的致病相关性状,并赋予了细菌一定的抗逆性。     

水稻纹枯病菌多聚半乳糖醛酸酶基因RsPG5的克隆与功能分析

【背景】纹枯病是水稻最重要的病害之一,目前对其病菌致病机制的研究还较少。【目的】鉴定更多水稻纹枯病菌致病基因,为纹枯病的防治提供理论依据。【方法】采用3''-RACE方法获得RsPG5基因全长,并使用ExPASy等在线软件对其编码产物的结构及生物学特性进行分析,测定其编码产物的致病功能。【结果】RsPG5具有7个外显子和6个内含子,编码区全长1 263 bp,可编码420个氨基酸。编码产物为糖苷水解酶GH28家族成员,具有真菌多聚半乳糖醛酸酶特有的保守序列NTD、DD、GHG和RF(I)K,并且有一个含15个氨基酸的信号肽;二级结构由α-螺旋、β-折叠和随机卷曲螺旋构成,并且可形成4个二硫键;三级结构为由α-螺旋、β-折叠和随机卷曲螺旋按右手螺旋规则形成的具有裂隙区的特定空间结构,裂隙区可能负责着其酶活功能。生物学性质预测表明,RsPG5为稳定、易溶于水的外泌性蛋白,主要定位于细胞壁、液泡和线粒体。RsPG5具有明显的多聚半乳糖醛酸酶活性,可分解果胶,破坏水稻叶鞘细胞;针刺接种分蘖末期水稻叶鞘,72 h后可形成明显的褐色坏死斑;将纹枯病菌接种至水稻叶鞘,在病菌致病过程中RsPG5可上调表达。【结论】RsPG5是一个典型的多聚半乳糖醛酸酶蛋白,为水稻纹枯病菌的重要致病因子。     

牡丹DGAT基因的克隆及表达分析

利用RT-PCR和RACE技术,从牡丹种子中克隆得到1个二酰甘油酰基转移酶基因(DGAT),命名为PaDGAT1(GenBank登录号为MG214258)。PaDGAT1基因cDNA全长为2 028bp,包含1 554bp开放阅读框,编码517个氨基酸。PaDGAT1蛋白属于疏水性碱性蛋白,分子量为58.86kD,理论等电点为8.62,二级结构预测表明,无规则卷曲和延伸链是该蛋白的主要结构元件。氨基酸序列对比分析表明,PaDGAT1基因编码的蛋白属于DGAT1亚家族,与油橄榄(Olea europaea)的DGAT1蛋白亲缘关系最近。实时荧光定量分析结果表明,PaDGAT1基因在花芽中表达水平较高,在叶、茎和未发育子房中表达水平较低;在种子发育过程中,PaDGAT1基因表达水平呈现出升高-降低-升高的趋势,其中在发育28d时表达水平最高,随后其表达水平逐渐减低,在种子发育70d时又升高,至发育末期的85d时表达水平升高至较高水平;在种子收获后,常温存放7d时,PaDGAT1基因表达水平最高,随后其表达水平逐渐下降。结果推测,DGAT基因在牡丹种子的油脂合成中起重要的调控作用。     

水稻条斑病菌胞外多糖相关基因的鉴定

摘要:【目的】前期研究中从Tn5 转座子插入的水稻条斑病菌突变体库中获得了17 个胞外多糖改变的突变体。【方法】本文对这些突变体的Tn5 插入位点和基因类型进行了鉴定。【结果】结果显示,胞外多糖减少的11 个突变体中多数为Tn5 插入在已知的gum、xan 和wxoc 基因簇上,Xoryp_4217、Xoryp_2488 和Xoryp_0918为未知的与胞外多糖产生有关的基因,属首次报道;6 个胞外多糖增多的突变体中,fimO、pilY 和xopQ 与胞外多糖产生有关,但在水稻条斑病菌中未见报道;Xoryp2392、Xoryp_4221 和Xoryp_3511 为首次鉴定,其中Xoryp_3511 仅在水稻黄单胞菌中存在。毒性测定结果显示,胞外多糖减少的突变体在水稻上的毒性变弱,而胞外多糖增加的突变体在水稻上的毒性没有显著变化。【结论】这些结果为进一步分析水稻条斑病菌胞外多糖代谢途径以及与水稻的互作关系奠定了基础。     

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。     

转鞭毛蛋白基因水稻细菌性条斑病抗性研究

该研究从生防菌枯草芽胞杆菌Bs-916中克隆了鞭毛蛋白基因,利用转基因载体pCAMBIA1300转入水稻,筛选得到98株阳性转基因植株。分子检测结果表明,有12个转基因株系可检测到目的基因的表达。随后抗病性鉴定表明,有3个转基因株系对水稻细菌性条斑病具有较高的抗性。该研究为目前水稻抗细菌性条斑病转基因研究拓宽了可应用基因资源的范围。     

Status of Streptomycin Resistance Development in Xanthomonas oryzae pv. oryzae and Xanthomonas oryzae pv. oryzicola in China and their Resistance Characters

Rice leaves with bacterial blight or bacterial leaf streak symptoms were collected in southern China in 2007 and 2008. Five hundred and thirty‐four single‐colony isolates of Xanthomonas oryzae pv. oryzae and 827 single‐colony isolates of Xanthomonas oryzae pv. oryzicola were obtained and tested on plates for sensitivity to streptomycin. Four strains (0.75%) of X. oryzae pv. oryzae isolated from the same county of Province Yunnan were resistant to streptomycin, and the resistance factor (the ratio of the mean median effective concentration inhibiting growth of resistant isolates to that of sensitive isolates) was approximately 226. The resistant isolate also showed streptomycin resistance in vivo. In addition to resistant isolates, isolates of less sensitivity were also present in the population of X. oryzae pv. oryzae from Province Yunnan. However, no isolates with decreased streptomycin‐sensitivity were obtained from the population of X. oryzae pv. oryzicola. Mutations in the rpsL (encoding S12 protein) and rrs genes (encoding 16S rRNA) and the presence of the strA gene accounting for streptomycin resistance in other phytopathogens or animal and human pathogenic bacteria were examined on sensitive and resistant strains of X. oryzae pv. oryzae by polymerase chain reaction amplification and sequencing. Neither the presence of the strA gene nor mutations in the rpsL or rrs were found, suggesting that different resistance mechanisms are involved in the resistant isolates of X. oryzae pv. oryzae.