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。     

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。     

水稻细菌性条斑病菌RpfCxoc/RpfGxoc双组分系统的功能

【目的】旨在阐明双组分系统RpfCxoc/RpfGxoc在水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)DSF(diffusible signal factor)合成、致病性等相关方面的生物学功能。【方法】以Xoc野生型菌株Rs105为母体,利用自杀载体pK18mobsacB缺失突变rpfCxoc、rpfGxoc和rpfGCxoc(rpfCxoc和rpfGxoc双基因),测定突变体及其互补菌株的DSF合成水平、对水稻的致病性、胞外多糖(extracellular polysaccharide,EPS)产量、菌体形态及群体结构。【结果】从Rs105基因组中克隆了rpfCxoc和rpfGxoc基因,并获得了相应的单基因或双基因缺失突变体。与Rs105相比,ΔrpfCxoc和ΔrpfGCxoc过量合成DSF信号分子,但是ΔrpfGxoc合成DSF的能力显著下降;rpfCxoc和rpfGxoc单基因或双基因的缺失突变均导致Xoc的致病性丧失,EPS合成水平下降34.1%-48.5%,形成菌体高度聚集的生物膜结构。【结论】RpfCxoc/RpfGxoc双组分系统调控Xoc的DSF生物合成、EPS产生和生物膜的驱散,是Xoc保持致病性所必需的因子。     

水稻白叶枯病菌基因XOO2193的突变体构建及其毒力和胞外多糖分析

水稻白叶枯病菌是一种引起水稻白叶枯病的植物病原细菌,水稻白叶枯病是世界水稻生产中最严重的细菌性病害之一.本研究采用携带同源序列的自杀质粒pK18MobGⅡ整合的办法构建了水稻白叶枯病菌中国菌株13751编码6-磷酸葡糖酸内酯酶的基因XOO2193的非极性突变体GNM2193.对突变体的表型分析发现其毒力在杂交水稻品种特优63上显著减弱,突变体在非寄主植物蓖麻上不能引起过敏反应.此外,突变体胞外多糖的产量是野生型的43.4%.用一段含有XOO2193基因的DNA 片段对GNM2193进行功能互补,互补菌株在水稻上的毒力、引起过敏反应的能力和胞外多糖产量恢复到野生型水平.说明XOO2193基因与病菌的毒力和胞外多糖的产生有关.     

水稻细菌性条斑病菌中分泌蛋白质组表达谱的研究

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。本研究以Xoc GX01作为实验菌株,通过细菌培养、分泌蛋白提取、纯化获得总分泌蛋白,将样品酶解后通过LC-MS/MS技术鉴定了分泌蛋白质表达谱,共鉴定蛋白质661个,同时利用生物信息学技术对鉴定蛋白进行基因本体(gene ontology,GO)生物学分类,对生物功能、生物进程以及细胞组件进行了说明。为阐明植物病原菌的作用机理以及植物-病原细菌互作提供了理论基础。     

膜泡运输蛋白VdSec22参与大丽轮枝菌胞外蛋白的分泌和致病性

摘要:【目的】验证大丽轮枝菌分泌途径中一个膜泡运输蛋白VdSec22的功能,为防治棉花黄萎病提供潜在的生物靶点。【方法】利用“正负双向筛选法”的方法,构建大丽轮枝菌VdSec22蛋白编码基因缺失的突变体菌株ΔQF。通过农杆菌介导的转化,将其编码基因VdSec22重新导入ΔQF构建了功能回补菌株CΔQF。以野生型菌株为对照,检测上述菌株分泌胞外蛋白(果胶酶、纤维素酶和毒素蛋白)的能力;采用蘸根接种的方法,检测上述菌株对棉花致病性的差异。同时通过定量PCR检测内质网分子伴侣表达量的方法,推断突变体菌株ΔQF中是否发生了内质网应激反应。【结果】成功构建了基因敲除突变体ΔQF和功能回补菌株CΔQF。突变体菌株ΔQF的果胶酶、纤维素酶、毒素蛋白的分泌能力和对棉花的致病性均较野生型减弱,并且产生了内质网应激反应。重新导入VdSec22基因可弥补突变体菌株ΔQF的上述缺陷。【结论】VdSec22是大丽轮枝菌的一个重要分泌途径蛋白,在大丽轮枝菌诸多胞外致病蛋白的分泌和棉花致病性中起重要作用。VdSec22可作为防治棉花黄萎病的潜在生物靶点。     

基于LC-MS-MS技术建立水稻细菌性条斑病菌的蛋白质表达谱的研究

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Xoc GX01作为实验菌株,通过细菌培养、蛋白提取、纯化获得总蛋白,利用高p H值C18反相色谱作为第一维分离方式,再将收集的馏分通过LC-MS/MS技术得到了总蛋白质表达谱,共鉴定蛋白质1 621个,同时利用生物信息学技术对鉴定蛋白进行基因本体(gene ontology,GO)生物学分类,对生物功能、生物进程以及细胞组件进行了注释。为明确植物病原菌的作用机理和研究植物-病原微生物互作提供了方法学基础。     

板栗疫病菌cpomt基因的功能

板栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)是引起板栗疫病的一种丝状子囊菌。UV57是一个不支持病毒复制且致病力丧失的C.parasitica紫外诱变突变株。前期蛋白质组研究结果显示,蛋白86233(一种甲基转移酶)只在UV57中出现,而在野生型对照株EP155中没有检测到。为研究编码86233蛋白的cpomt基因的功能,本研究通过同源重组方法成功构建了缺失突变体Δcpomt及其互补转化株。与野生型EP155相比,Δcpomt菌株生长缓慢,色素分泌减少,产孢量降低,菌丝形态异常,对休眠板栗树枝的致病性显著降低。而在互补转化株Δcpomt-com中,这些表型及致病力变化均可以恢复到野生型水平。cpomt基因的缺失对低毒病毒CHV1-EP713的复制累积量没有影响,但导致抗逆相关基因G-α,产孢基因CLS-32,色素合成酶基因PKS转录水平明显下调。本研究为阐明甲基转移酶在病原真菌中的作用提供了新的知识。     

十字花科黑腐病菌的XC1193基因与致病相关

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是一种重要植物病原细菌,在全球范围内侵染十字花科植物引起黑腐病,其σ因子在基因表达中起到重要调节作用。XC1193基因在Xcc 8004菌株编码一个σ~70因子,为进一步研究该σ因子在Xcc中的调控作用,利用自杀质粒p K18mobsac B构建了XC1193基因的缺失突变体DM1193。与野生型菌株的比较发现,XC1193基因突变不影响菌体在丰富培养基和基本培养基上的生长;突变体的胞外蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶等生化表型也与野生型一致;植株实验表明XC1193突变不影响过敏反应。采用剪叶接种法进行致病性检测,突变体致病力与野生型一致。而采用喷雾接种法,突变体致病力显著降低,互补菌株致病力恢复至野生型水平。结果表明,该σ因子在十字花科黑腐病菌致病过程中发挥作用,并与Xcc侵染寄主的早期事件有关。     

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。     

板栗疫病菌cpnat基因的功能分析

赖氨酸乙酰化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,广泛参与多种生命过程的调节.目前,赖氨酸乙酰化修饰在植物病原真菌——板栗疫病菌中的功能和调节机制尚无报道.本研究克隆了板栗疫病菌的编码乙酰转移酶的cpnat基因,成功构建了cpnat基因的缺失突变体Δcpnat,与野生型菌株相比,板栗疫病菌cpnat基因缺失株生长速率不变,气生...     

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。     

假定蛋白基因XC2038与十字花科黑腐病菌致病相关

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是研究植物病原细菌和寄主互作的模式细菌,鉴定其致病相关基因对于控制作物病害有重要的意义。XC2038在Xcc 8004中注释为功能未知的假定蛋白基因。本研究利用实验室前期构建的XC2038基因的Tn5gus A5插入突变体164H09,并构建了该突变体的互补菌株C164H09,随后对各菌株的致病性及相关表型进行了检测。结果表明,164H09影响Xcc 8004胞外多糖、泳动性及生物被膜的形成,影响在寄主满身红萝卜上的致病性,而突变体的互补菌株能将以上表型恢复至野生型水平。综上可知,假定蛋白基因XC2038与十字花科黑腐病菌致病相关。     

丝裂原活化蛋白激酶基因CfMKK1调控果生炭疽菌的生长发育和致病力

【目的】由果生炭疽菌引起的炭疽病是油茶的主要病害,造成油茶产量下降。本文研究果生炭疽菌中丝裂原活化蛋白激酶CfMkk1的生物学功能,旨在为解析油茶炭疽病菌的致病机理提供依据。【方法】根据同源重组原理构建CfMKK1基因敲除载体片段,采用PEG介导法将载体导入原生质体中筛选获得突变体菌株DCfmkk1;PCR扩增果生炭疽菌含有启动子的CfMKK1基因回补片段,构建回补载体pYF11::CfMKK1;采用PEG介导法把回补载体转化至突变体的原生质体中,荧光筛选回补菌株ΔCfmkk1-C。测定野生型菌株、突变体菌株DCfmkk1及基因回补菌株ΔCfmkk1-C在营养生长、附着胞形成、胁迫应答和致病力等生物学表型。【结果】与野生型和回补菌株相比,CfMKK1基因敲除突变体ΔCfmkk1菌丝生长速率明显减缓;在含刚果红的PDA培养基上菌丝生长受到明显抑制,无法穿透玻璃纸,丧失了侵染寄主的能力;而且无法形成附着胞。【结论】研究结果表明CfMKK1基因参与调控油茶果生炭疽菌的生长发育、附着胞形成、致病力以及响应外界胁迫过程。     

灰葡萄孢丝裂原活化蛋白激酶编码基因bmp1和bmp3的功能

【背景】植物病原真菌丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号途径参与病菌有性生殖、细胞壁完整、菌丝侵染、致病力、胁迫响应等过程,灰葡萄孢MAPK信号途径参与病菌生长发育、致病力以及胁迫响应,但MAPK信号途径基因在灰葡萄孢中的功能尚未完全阐明,该信号途径对灰葡萄孢的生长发育和致病力的调控机制尚不明确。【目的】明确灰葡萄孢MAPK编码基因bmp1、bmp3在病菌生长发育、致病力以及氧化胁迫响应过程的功能,为进一步阐明MAPK信号途径调控灰葡萄孢生长发育和致病力的分子机制奠定基础。【方法】利用RNAi技术构建灰葡萄孢MAPK编码基因bmp1和bmp3的RNAi突变体,并以野生型BC22菌株为对照,对bmp1和bmp3基因的RNAi突变体的表型、致病力以及对氧化胁迫的敏感性进行分析。【结果】灰葡萄孢bmp1和bmp3基因的RNAi突变体其菌落形态、菌丝形态均与野生型BC22菌株没有明显差别;bmp1基因的RNAi突变体生长速率明显减慢,分生孢子产量明显降低;bmp3基因的RNAi突变体的生长速率与野生型BC22菌株没有明显差别,不能产生分生孢子。bmp1和bmp3基因的RNAi突变体在番茄果实的表面均不能产生明显的致病症状,而且不能穿透玻璃纸。bmp1基因的RNAi突变体在含有H_2O_2的培养基上受抑制的程度显著低于野生型,而在含甲萘醌的培养基上受抑制的程度显著高于野生型;bmp3基因的RNAi突变体在含有H_2O_2和甲萘醌的培养基受抑制的程度均显著高于野生型。【结论】灰葡萄孢bmp1基因正调控病菌生长、分生孢子形成、致病力和穿透能力,参与调控病菌对氧化胁迫的响应;灰葡萄孢bmp3基因正调控病菌分生孢子形成、致病力、穿透能力以及对氧化胁迫的响应。     

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。