十字花科黑腐病菌中HpaM蛋白的突变分析

我们的前期工作发现,黄单胞菌中的HpaM是一个位于外膜的Ⅲ型分泌系统的装置蛋白,对其编码基因缺失后,病原菌丧失在寄主上的致病力和在非寄主上引起过敏反应的能力。为了进一步了解该蛋白的功能,本研究将十字花科黑腐病菌中HpaM的功能域分别进行缺失突变,并对一些保守氨基酸位点进行定点突变,发现HpaM的7个功能域分别缺失后,蛋白质的功能均丧失;另外8个位点的氨基酸分别突变后,使蛋白质的功能也丧失。这些结果表明,HpaM的每一个功能域,甚至是一些位点的单个氨基酸均是HpaM发挥正常功能所必需的。     

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.     

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。     

十字花科黑腐病菌hrpG基因原核表达

在十字花科黑腐病菌(Xcc)中,hrp基因对寄主的致病性和非寄主的超敏反应中起核心作用,而hrpG对整个hrp基因簇起调控作用.HrpG为OmpR家族的双组分系统感受调控蛋白,含有两个结构域,分别是N端Response_reg和C端Trans reg_C.本研究利用表达载体pQE-30 Xa,成功构建了HrpG的表达重组子,在E.coli M15 [pREP4]中进行诱导表达.通过调节诱导温度、IPTG浓度和诱导时间最终确定在温度为20℃,IPTG浓度为0.8 mmol/L,诱导表达4 h.hrpG基因在宿主细胞E.coli M15获得高效可溶性表达.目前尚未有可溶性HrpG蛋白获得成功表达的报导,本研究中获得HrpG蛋白在大肠杆菌获得大量可溶性的表达,将为in vitro研究HrpG的生理活性,特异的结合位点和调控功能研究打下良好基础.     

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。     

十字花科黑腐病菌中一个受HpaS调控的基因的功能分析

十字花科黑腐病菌(Xcc 8004)中一对双组份系统hpa S/hpa R2在致病过程中有重要作用,以前的研究发现,XC2388的表达可能受XC3669/XC3670的调控。为分析XC2388的功能,本试验采用p K18mob Sac B介导的同源双交换的方法构建缺失突变体,对新获得的缺失突变体DM2388的分析发现,XC2388突变后,病原菌对寄主萝卜叶的致病力与野生型相比降低80%,采用PCR扩增XC2388完整的ORF,将新获得的1 349 bp的DNA片段克隆在p LAFR3质粒上,将新获得的重组质粒导入DM2388,发现互补菌株CDM2388的致病力可以恢复至野生型的60%,表明XC2388与致病性相关。以MMX培养基为介质绘制生长曲线,经分析发现突变体的生长严重受阻,在培养基中加入Thr后可以恢复生长,表明DM2388可能是与Thr合成相关的营养缺陷性菌株。     

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。     

广西十字花科黑腐病菌致病性分化及遗传多样性分析

为了研究广西十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,XCC)的致病性差异和遗传多样性。本研究采用剪叶接种法对来自广西十字花科物种的24个菌株进行致病性分析,并利用细菌基因组的重复序列PCR(Rep-PCR)技术,对供试菌株的遗传多样性进行研究。结果表明:采用剪叶接种方法,供试菌株致病力均可划分为5种致病型,且与菌株的地理来源有一定的相关性;利用细菌基因组重复序列通用引物进行Rep-PCR扩增,在遗传距离为0.79时,供试菌株可被划分为5个遗传相似组,与染病作物无明显的关联性,而与同一地区的关系有相对明显的关联性,并由此得到这样的结论:侵染广西十字花科黑腐病菌存在明显的致病性分化和丰富的遗传多样性。     

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存在tRNA衍生片段(tRF)的证据

tRNA衍生片段(tRNA-derived fragment,tRF)是一种由内切核糖核酸酶将初级tRNA(primary tRNA)或成熟tRNA分子剪切后形成的长度为14～30 nt(核苷酸)的稳定的RNA片段.研究表明,tRF广泛存在于各种真核生物中,它们既可以作为信号分子,又可以作为基因表达的调控因子,在细胞的...     

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。     

十字花科黑腐病菌一个新的III型效应物的鉴定

【目的】在全基因组范围内鉴定十字花科黑腐病菌Xcc 8004中新的Ⅲ型效应物(type Ⅲ secreted effector,T3SE)基因。【方法】通过构建与AvrBs1_59-445整合的Tn5转座子系统,进行文库筛选。在avrBs1缺失突变体背景下生成突变文库,在辣椒ECW-10R上进一步筛选。【结果】大规模HR测定筛选出7个具有明显过敏反应(hypersensitive response,HR)的克隆。通过质粒拯救和测序发现除了插入已知T3SE基因的3个突变体外,还鉴定了一个位于XC_0438和XC_0439之间且在Xcc 8004中未注释的新基因。结合生物信息学,我们将其命名为一个新的基因XC_0438a。易位实验证实XC_0438a信号区可引导报告蛋白AvrBs1的分泌和易位,并诱导辣椒ECW-10R产生HR反应。β-葡萄糖醛酸酶(β-glucuronidase,GUS)活性测定,XC_0438a在基本培养基中诱导表达,并由关键调控蛋白HrpG和HrpX激活。然而,在我们的实验条件下,XC_0438a对Xcc的致病力没有显著的贡献。【结论】我们鉴定了一种新的依赖于Ⅲ型分泌系统的效应基因XC_0438a。     

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。     

十字花科黑腐病菌中一个与HR反应相关的小RNA的鉴定

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campertris,简称Xcc)可以引起寄主植物萝卜、白菜、芥菜等十字花科植物的黑腐病,也可以引起非寄主植物辣椒的高敏反应(hypersensitive response,HR)。最近的研究发现,在一些动植物病原细菌中,除蛋白外,小RNA也在致病和HR反应中起关键的作用。但是,到目前为止,小RNA是否在Xcc的致病和HR反应中起重要作用尚不清楚。在前期工作中,我们采用RNA深度测序(RNA-Seq)方法,在Xcc中鉴定了五百多个候选小RNA,但它们的功能还不清楚。在本研究中,我们对小RNA s RXcc52的生物学功能进行了研究,结果发现,小RNA s RXcc52的过量表达株(OE52)在辣椒上引起HR反应的时间比带有一个空的过量表达载体质粒的野生型菌株(WT/p BBad)的时间提前了2 h。这个结果表明,s RXcc52与Xcc的HR反应有关。我们的结果为深入研究小RNA在Xcc的HR反应中的作用打下了基础。     

十字花科黑腐病菌中影响致病相关基因XC3814表达的基因鉴定

十字花科黑腐病菌8004菌株的XC3814基因与致病性和胞外多糖合成有关。文章将XC3814的启动子与报告基因sacB融合, 构建了XC3814的表达报告质粒pL3814sac。将该质粒导入野生型菌株8004, 获得了报告菌株8004/pL3814sac。利用转座子EZ::Tn5对报告菌株的基因组进行随机诱变, 分离到3株耐蔗糖的突变体。分析发现其中的1株突变体是由EZ::Tn5插入到编号为XC3882的未知功能的基因所产生的。将由XC3814启动子与报告基因gusA融合得到的报告质粒pGUS3814分别导入8004菌株和XC3882的转座子Tn5gusA5插入突变体, 测定比较pGUS3814的GUS表达水平, 结果显示在XC3882突变体背景下GUS的表达水平比在野生型背景下降低81.3%, 表明XC3814基因的表达水平受XC3882基因的影响。