十字花科黑腐病菌分泌蛋白质双向电泳条件的构建及优化

本研究旨在建立一套适合于十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris 8004,Xcc8004)分泌蛋白质的双向电泳技术(two-dimensional electrophoresis,2-DE),以便更好的利用蛋白质组学技术鉴定Xcc 8004的分泌蛋白质。我们就MME和XCM2两种培养基对分泌蛋白质的诱导能力、蛋白质提取方法以及样品上样量等方面对2-DE的影响进行了比较,结果表明,XCM2培养基对Xcc 8004分泌蛋白质的诱导能力比MME强。用TCA/丙酮法沉淀蛋白质得到的双向电泳图谱背景清晰,分辨率高。分别采用400μg、300μg、250μg和150μg四个不同的上样量进行双向电泳,结果显示在上样量为250~300μg时(IPG p H 3-10,24 cm),电泳图谱分辨率最好。综上可知,XCM2培养基比较适合用于Xcc 8004分泌蛋白质的诱导,TCA/丙酮法提取分泌蛋白质为较优方法,250~300μg是较为合适的上样量。     

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。     

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GGDEF结构域蛋白差异的in silico分析

近年来,含有GGDEF结构域(含有甘氨酸(G) (2个),天冬氨酸(D),谷氨酸(E),苯丙氨酸(F)保守氨基酸)的蛋白受到重视,已证实含GGDEF结构域蛋白在细胞信号转导、生长和致病性等方面发挥了重要作用.十字花科黑腐菌8004菌株(Xanthomonas campestris pv.campestris str.8004,Xcc 8004)有32个基因编码含GGDEF结构域蛋白,实验证明其中部分蛋白与Xcc致病性、胞外酶产生、生物膜形成和泳动等生命活动相关.本文利用互联网提供的生物信息学资源,对Xcc 8004不同功能含GGDEF结构域蛋白进行生物信息学分析,着重分析其结构域架构.对蛋白结构域架构整体比较显示,这些蛋白的整体结构域架构具有多样性,共有结构域架构仅有PAS_4-GGDEF-EAL (分布于参与致病的蛋白中);对结构域架构局部比较显示,在参与致病性的含GGDEF结构域蛋白中,PAS_4-GGDEF和GGDEF-EAL为共有结构域架构;在参与内切葡聚糖酶产生的蛋白中,PAS_4-PAS_4、PAS_4-GGDEF和GGDEF-EAL为共有结构域架构.本研究结果将为蛋白质功能预测提供线索.     

野油菜黄单胞菌分泌组双向电泳样品制备方法的建立

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是十字花科植物黑腐病的病原细菌。我们建立了Xcc的蛋白质组学研究平台,用于分离、鉴定该菌的致病相关蛋白。为了减少胞外多糖(exopolysaccharide,EPS)对蛋白材料质量的影响,我们构建了EPS缺陷的Xcc8004ΔgumB突变体。本研究以Xcc8004ΔgumB出发菌株,用诱导培养液培养,取细胞上清通过超滤浓缩得到蛋白质粗提物,分别采用丙酮沉淀法、试剂盒纯化法和丙酮沉淀-试剂盒联用法来纯化蛋白质粗提物,通过比较双向电泳的结果优选最佳的样品制备方法。结果证明丙酮沉淀-试剂盒联用法较为理想,所得双向电泳图片清晰,分辨率高。因此,此方法可以用于制备野油菜黄单胞菌分泌组双向电泳样品,并可以满足进一步研究的需要。     

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。     

十字花科黑腐病菌Ⅲ型效应物基因avrAC_(Xcc8004)推测的启动子区

【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-10 box,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avrAC Xcc8004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avrAC Xcc8004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8 bp处,而-10区与-10 box重叠;avrAC Xcc8004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avrAC Xcc8004的转录活性有较大的影响,-10 box突变前后avrAC Xcc8004均受HrpG和HrpX正向调控。     

十字花科黑腐病菌hrpW基因的功能鉴定

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)8004菌株基因组中XC_3023注释为Hrp W蛋白基因。本研究利用生物信息学和分子生物学技术,对hrp W基因进行功能鉴定。生物信息学分析发现Hrp W蛋白具有Harpin特征:含有果胶裂解酶结构域,为酸性蛋白,富含甘氨酸和丝氨酸。转录分析结果发现hrp W基因自身有一较弱的启动子,受MMX基本培养基诱导表达。共转录分析结果表明hrp W基因与上游hrp E、hpa B基因共同转录。Western blotting和转运分析结果显示,Hrp W蛋白受Ⅲ型分泌系统(typeⅢsecretion system,T3SS)依赖分泌,但不转运。植株试验结果发现纯化的Hrp W蛋白能在烟草上诱发过敏反应(hypersensitive reaction,HR)。这些结果揭示XC_3023编码蛋白Hrp W为Ⅲ型分泌系统分泌的Harpin蛋白。     

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。     

十字花科黑腐病菌中一个与抗逆有关的小RNA的鉴定

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。Xcc要经历寄生、腐生等多种环境变化,为适应这些环境变化,需要调控相应基因的表达。除蛋白外,小RNA在基因表达调控中也起到关键作用。本实验室前期实验从Xcc 8004中鉴定出数百个小RNA,但是绝大多数小RNA的功能仍然未知。本研究通过构建一个小RNA(sRNA3843)的过量表达株来研究其生物学功能。确定该小RNA过量表达后,对其过量表达株OE3843进行了一系列的表型检测。结果发现,s RNA3843过量表达株OE3843对金属离子Cu^2+、Zn^2+、Cd^2+及蛋白变性剂SDS的耐受能力明显下降,表明s RNA3843与Xcc的抗逆有关。本研究的实验结果为深入研究小RNA在Xcc抗逆中所起的作用及其作用机理打下基础。     

萝卜种质资源对黑腐病的抗性鉴定与筛选

对40份初选萝卜种质分别接种Xcc8004和XccBJ两个菌株,进行黑腐病苗期抗性鉴定,对其中8份代表性萝卜种质肉质根切片接种Xcc8004进行抗性鉴定和27份萝卜种质幼苗接种8个效应物基因进行过敏反应鉴定。结果表明:不同萝卜种质苗期对黑腐病的抗性存在显著差异,筛选出高抗Xcc8004的材料3份、抗病1份、中抗4份,高抗XccBJ的材料1份、抗病2份、中抗5份。萝卜苗期对Xcc8004和XccBJ的抗病性极显著相关,幼苗和肉质根对Xcc8004的抗病性极显著相关。筛选出17份对不同效应物表现过敏反应的萝卜种质。对效应物XC₀241表现过敏反应的种质数最多,对XC₀542和XC₀541表现过敏反应的种质数次之。不同抗源对不同效应物的过敏反应程度有所不同。稳定可靠抗病资源的获得为萝卜抗病育种和抗病机理的深入研究提供了基础材料。     

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.     

十字花科黑腐病菌中一个与趋化性相关基因的突变分析

十字花科作物黑腐病,又称为野油菜黄单胞菌野油菜变种(Xanthomonas campestris pv.campestris,简称Xcc),该细菌是引起十字花科作物等植物发生黑腐病的病原菌,同时该细菌也是人们研究寄主与病原微生物相互作用的具体分子机理的模式菌之一。在Xcc 8004菌株基因组中,XC_2304编码的产物为一个趋化性蛋白。由于细菌的趋化性在病原学方面的意义是非常重要的,为评估XC_2304的功能,本研究利用p K18mob Sac B对XC_2304进行缺失突变,获得缺失突变体DM2304。植株试验发现,突变体DM2304对寄主植物的致病力下降约30%,其互补菌株CDM2304的致病力基本恢复至野生型水平,这表明XC_2304与Xcc致病力有关。利用毛细管法检测DM2304对18种物质的趋化性,结果表明突变体对木糖、苯丙氨酸、精氨酸、蔗糖以及核糖的趋化性比野生型弱。运动性分析发现,DM2304在含有0.3%、0.6%琼脂的NYGA板的游动性稍微降低,表明XC_2304与游动性有关。而DM2304的胞外纤维素酶、胞外蛋白酶、胞外淀粉酶、EPS产量、HR与野生型菌株相比均没有明显差异。本研究为十字花科黑腐病菌中其它与趋化性相关基因提供实验思路,对病原菌如何趋利避害的机制的研究具有一定的意义。     

十字花科黑腐病菌中甲基趋化受体蛋白的研究

趋化性是有运动能力的细菌对环境中的刺激物产生的趋向或离避行为。在细菌的趋化系统中,能够感应环境中化学物质浓度梯度的化学受体称为趋化受体。十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)是重要的植物病原菌,也是一种研究微生物与宿主互作机理的重要模式菌,然而关于Xcc中趋化受体的研究还较少。本研究利用生物信息学技术对Xcc8004中的21个甲基受体趋化蛋白(methyl-accepting chemotaxis proteins, MCPs)进行功能域分析并构建了系统进化树。结果表明,Xcc中MCP具有比较高的保守性。利用同源双交换法构建了MCP编码基因的缺失突变体,对这些突变体的生物学功能分析表明:21个MCP编码基因突变后,皆影响Xcc对糖类、氨基酸等趋化物的趋化性;大多数突变不影响细菌的运动性,但XC_2311、XC_2304、XC_1937、XC_2223分别突变后,影响细菌的游动性和泳动性。     

十字花科黑腐病菌全局转录后调控蛋白RsmA抑制胞外蛋白酶产生

胞外蛋白酶、胞外淀粉酶和胞外纤维素酶是十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)的重要致病因子,它们的表达受到严格的调控。本实验室之前的研究发现,在Xcc8004菌株中,编码全局转录后调控蛋白RsmA的基因rsmA缺失导致胞外淀粉酶和胞外纤维素酶产量显著下降,但不影响胞外蛋白酶的产量。因此认为,RsmA正向调控胞外淀粉酶和胞外纤维素酶的产生,而不调控胞外蛋白酶的产生。为了进一步明确RsmA是否参与胞外蛋白酶的表达调控,本研究构建了rsmA的过量表达株OErsmA,检测了其胞外蛋白酶产量,并和带有空的过表达载体的野生型菌株(WT/pB)的胞外蛋白酶产量进行了比较。结果发现,OErsmA的胞外蛋白酶产量比WT/pB的显著下降,证明RsmA具有抑制胞外蛋白酶产生的功能。Northern杂交结果显示,主胞外蛋白酶基因prtA的mRNA积累量在OErsmA和WT/pB中没有明显差异。而凝胶阻滞实验(electrophoretic mobility shift assay, EMSA)结果显示,(His)₆-RsmA能...     

十字花科黑腐病菌中9个纤维素酶基因的研究

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)能够侵染几乎所有的十字花科植物引起黑腐病,而纤维素酶作为重要致病因子之一,在病原菌早期侵染中发挥重要作用。通过全基因组检索发现,已测序菌株Xcc 8004中有9个基因(XC_0026,XC_0027,XC_0028,XC_0625,XC_0639,XC_0783,XC_0784,XC_1727和XC_2483)注释为纤维素酶基因。本研究构建了9个纤维素酶基因的单基因缺失突变体和多基因缺失突变体。定性检测突变体纤维素酶活,发现D0639的CMC纤维素酶活力显著降低,其他8个单缺失突变体的CMC纤维素酶活力变化不明显,当9个基因同时缺失即D9,CMC纤维素酶活性完全丧失。在D9的背景进行单基因反式互补,通过定量和定性检测纤维素酶活力,XC_0639能基本上恢复野生型水平,XC_0026、XC_0783和XC_1727只能补回10%的酶活力,而其余几个基因完全不能补回酶活力。本研究首次发现了XC_0639是十字花科黑腐病菌的纤维素酶的主效基因。     

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。     

十字花科黑腐病菌群体密度和DSF信号因子负调控Ⅲ型分泌系统

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是能在全世界引起十字花科植物黑腐病的革兰氏阴性细菌。群体感应(quorum sensing,QS)是细菌通过感应菌群生长密度调控自身生理活动和致病因子的作用。Xcc QS信号分子为DSF(diffusible signal factor)因子,感受系统由rpf(regulation of pathogenicity factors)基因簇编码。Ⅲ型分泌系统(T3SS)是Xcc与寄主植物相互作用并致病的关键系统,Xcc的Ⅲ型分泌系统是由hrp(hypersensitive response and pathogenicity)基因簇所编码的。研究rpf/DSF系统对Ⅲ型分泌系统的调控作用,对于揭示该病原菌致病分子机制,以及植物病害防治具有重要的意义。针对Xcc 8004菌株,利用连有hrp B基因启动子区的p LGUS报告质导入Xcc 8004中,在XCM诱导培养基中添加DSF因子后通过测定GUS酶活对比DSF对hrp基因的调控作用。结果发现,随着菌体浓度的增长,hrp B基因的表达呈下降趋势;额外加入DSF因子后hrp B基因的表达量呈现下降趋势。十字花科黑腐病菌中菌体密度和信号扩散因子对Ⅲ型分泌系统有负调控作用。     

冠突散囊菌野生型与△veA突变菌株的差异蛋白研究

为了分离和鉴定冠突散囊菌野生型与veA基因缺失菌株的差异表达蛋白,寻找并比较与veA基因相关的产孢蛋白,为进一步研究丝状真菌产孢机理打下基础。经veA基因缺失,利用双向电泳技术分离差异表达蛋白,经凝胶银染显色后,Bio-Rad凝胶扫描仪扫描,Imagemaster图像软件分析,差异蛋白点进行质谱鉴定。所获肽序列与生物信息数据库匹配,在NCBI及Uniprot数据库中查找蛋白质信息,并归纳分析。结果显示,野生型菌株中出现表达上调的蛋白点77个,veA缺失型菌株中出现表达上调的蛋白点有116个,得到鉴定的30个功能各异的蛋白点,其中大多数蛋白与代谢相关。     

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...