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。     

野油菜黄单胞菌中烯脂酰ACP还原酶的功能鉴定

烯脂酰ACP还原酶是细菌脂肪酸合成的关键酶之一.本研究通过生物信息学分析发现,野油菜黄单胞菌Xanthomonas campestris(Xcc)8004基因组中XC_0119(Xccfab V)注释为反-2-烯脂酰Co A还原酶基因.但其编码产物与铜绿假单胞菌的烯脂酰ACP还原酶Fab V具有较高的同源性,并含有相同的催化活性中心Tyr-(Xaa)8-Lys序列.用携带Xccfab V的质粒载体互补大肠杆菌fab I温度敏感突变株JP1111,转化子能在42℃生长,表明Xccfab V能遗传互补大肠杆菌fab I突变.体外重建脂肪酸合成反应表明,Xcc Fab V能催化不同链长的烯脂酰ACP还原为脂酰ACP,且催化活性不受三氯森抑制.遗传学研究表明,Xccfab V是必需基因,不能获得Xccfab V基因敲除突变株.将携带大肠杆菌fab I的外源质粒导入野生菌后,可敲除染色体上的fab V基因,获得的替换突变株生长特性和脂肪酸组成未发生显著变化,但替换突变株对三氯森敏感.上述结果证实,野油菜黄单胞菌fab V是必需基因,编码烯脂酰ACP还原酶,参与脂肪酸从头合成反应,且Fab V是Xcc对三氯森耐受的根本原因.     

TAIL-PCR方法快速分离Xcc致病相关基因序列

以mini-Tn5 gfp-km转座子中nptⅡ片段作为探针,对已获得的五株野油菜黄单胞菌野油菜黑腐病致病型（Xcc)非致病突变体进行了Southern blot分析,结果表明,这五株突变体确由mini-Tn5 gfp-km转座子插入致病相关基因所致,且为单拷贝不同位点的插入。提取这五株突变体总DNA作为模板,采用改进的热不对称交错PCR（TAIL－PCR）方法从其中克隆到了各自转座子插入区侧翼序列,对这些侧翼序列进行了序列测定并将分析结果与GenBank database及Xcc全基因组序列做了比较,结果表明,五个侧翼序列所在的基因确与Xcc致病性有关。这种改进后的TAIL－PCR方法为突变体特别是转座子插入突变体中目的基因的克隆提供了一种简要高效的新方法。     

野油菜黄单胞菌中LipB-LipA是唯一的硫辛酰化途径

【目的】硫辛酸是细胞内重要的辅因子,参与多种基础代谢过程。野油菜黄单胞菌(Xcc)是十字花科植物黑腐病的病原菌,在全球范围内引起植物病害,引起重大经济损失。为此研究Xcc中硫辛酸的合成途径,为防治黑腐病提供新思路。【方法】利用大肠杆菌硫辛酸合成关键酶LipA和LipB序列,同源比对发现Xcc基因组中XC_0713 (XccLipA)和XC_0712 (XccLipB)具有较高的同源性。采用PCR方法分别扩增XccLipA和XccLipB基因,并连入表达载体pBAD24M后分别互补大肠杆菌突变株,并检测转化子生长表型。利用同源重组方法,获得替换突变株,分析其生长性状,并利用剪叶法检测替换突变株对寄主植物甘蓝的致病力。【结果】XcclipA和XcclipB能分别恢复大肠杆菌lipA和lipB突变株在基础培养上生长。XcclipA和XcclipB都是菌体生长的必需基因,不能直接被敲除。但导入pSRK-EclplA后,成功分别获得XcclipA和XcclipB敲除突变株。两种EclplA替换后的敲除突变株在基础培养上都不能生长,添加硫辛酸后能恢复生长表型。在丰富培养基上,XcclipB敲除突变株能正常生长,而XcclipA敲除突变株不能生长,添加硫辛酸后生长也能恢复。分别测定不同培养条件下生长曲线,也得到同样的结果。寄主植物侵染结果显示,与野生菌相比,XcclipA敲除突变株致病性几乎丧失,而XcclipB敲除突变株的致病性与野生菌无显著性差异。【结论】Xcc中lipA编码硫辛酸合成酶,lipB编码辛酰转移酶,两者都是必需基因。Xcc中LipB-LipA途径是唯一的硫辛酰化途径,而没有外源性的硫辛酸途径。lipA敲除后显著影响Xcc的致病性,可作为抗菌药物筛选的靶点。     

MarR家族转录因子HpaR和XC0449协同调控野油菜黄单胞菌致病性

MarR家族转录因子广泛存在于细菌及古生菌中,并灵活、精细地调控多种毒力、抗胁迫及抗生素相关的生理生化途径。在野油菜黄单胞菌中,MarR家族转录因子HpaR (XC2827)的失活会显著降低细菌对于寄主甘蓝的致病力,同时会导致胞外蛋白酶的过量表达。本研究进一步发现,Xcc 8004基因组一共编码9个MarR家族转录因子。表达并纯化其中的HpaR (XC2827)和XC0449,体外微量热泳动(MST)实验及Pull-down实验证明二者可以在体外特异性结合。同时,表型检测发现XC0449突变会导致细菌致病力显著下降。通过体外凝胶迁移阻滞试验(EMSA)、体内qRT-PCR和GUS检测证明,XC0449和HpaR均作为转录激活子协同调控下游致病相关基因XC0705的表达,最终调控细菌毒力及胞外酶合成。     

十字花科黑腐病菌中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的酶学分析

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径(HMP)的限速酶,在十字花科黑腐病菌8004的基因组中,有2个基因XC1977和XC4082被注释为葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)。前期工作发现XC1977突变后,细胞的胞外多糖产量明显降低,而XC4082突变不影响胞外多糖产量。为明确这两个基因的编码产物在Xcc中的生化功能,本工作表达纯化了这两个蛋白,并对这两个蛋白的特征进行分析,发现这两个蛋白均具有6-葡萄糖脱氢酶的活性,但是它们的最适反应温度、最适反应pH、金属离子和烷化剂的敏感性完全不同。而且,XC1977以NAD~+和NADP~+为电子受体,而XC4082只能以NADP~+为电子受体。在以NAD~+和NADP~+为受体时,XC1977的K_m值分别为0.125 mmol/L和0.927 mmol/L,而XC4082以NADP~+为受体时的K_m值为0.364 mmol/L。这表明Xcc细胞合成胞外多糖时,需要NAD~+参与能量代谢。     

野油菜黄单胞菌6-磷酸果糖激酶基因的初步分析

6-磷酸果糖激酶是糖酵解途径中的关键酶,它催化糖酵解途径中第一个不可逆反应。本研究利用pK18mobsacB自杀质粒采用同源双交换的方法对野油菜黄单胞菌Xcc8004中的6-磷酸果糖激酶基因(XC_0872)进行缺失突变,获得无标记的缺失突变体DM0872。表型检测结果显示DM0872突变体不影响野油菜黄单胞菌对葡萄糖和果糖的利用,不影响胞外多糖的合成,也不影响其致病性。该结果显示糖酵解途径在野油菜黄单胞菌的地位并不重要。另外,我们利用RT-PCR方法检测了XC_0872的转录情况,结果显示XC_0872在Xcc8004中是转录的。而之前曾有报道称黄单胞菌中无法检测出6-磷酸果糖激酶活性,这表明XC_0872进行了转录后调控从而使6-磷酸果糖激酶活性受到限制。本研究为野油菜黄单胞菌中糖酵解途径的调控提供了理论依据,对揭示野油菜黄单胞菌中该途径的调控机制具有一定的意义。     

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。     

野油菜黄单胞菌中3-羟基脂酰ACP脱水酶FabZ的生理功能

【背景】野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)引起十字花科植物黑腐病,在全球范围内造成经济损失,亟须深入研究其致病机理,开发新的黑腐病防控措施。细菌脂肪酸合成系统不仅为细胞膜合成提供原料,其中间代谢产物还是许多生物活性分子合成的底物,具有重要的生理功能,也是抗菌药物筛选的重要靶标。【目的】研究XccfabZ对扩散信号分子(diffusible signal factor, DSF)类信号产量、致病力、胞外酶、胞外多糖和运动性等方面的影响。【方法】利用报告菌株检测法分析了不同替换突变株的DSF类群体感应信号产量。利用同源重组原理,在DSF类信号高产菌株中获得替换突变株,利用高效液相色谱(highperformanceliquid chromatography, HPLC)法测定DSF类信号产量。利用剪叶法检测替换突变株对寄主植物甘蓝的致病力,并分析了不同菌株的胞外多糖、胞外酶和运动性差异。【结果】报告菌株检测法和HPLC法都证明大肠杆菌fabZ替换突变株(XccΔfabZ/pSRK-EcfabZ)中DSF类信号产量显著下降。...     

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。     

野油菜黄单胞菌中3-羟基脂酰ACP脱水酶功能研究

细菌采用Ⅱ型脂肪酸系统合成脂肪酸,其中3-羟脂酰ACP脱水酶催化唯一的脱水反应,是细菌生长的关键酶之一.野油菜黄单胞菌(Xcc)引起几乎所有十字花科植物的黑腐病,在全球范围内造成广泛的经济损失.为研究Xcc中3-羟脂酰ACP脱水酶,本研究利用大肠杆菌3-羟脂酰ACP脱水酶FabZ序列同源比对时,发现其与XC_2876(...     

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...     

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。     

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。     

甲型副伤寒杆菌抗噬菌体及生物膜形成基因的筛选及鉴定

细菌生物膜(bacterial biofilm,BF)与大部分的细菌感染相关,有助于病原菌抵抗外部不利的环境,包括抗生素和抗噬菌体等.为了研究生物膜和抗噬菌体的作用机制,本文以6株抗噬菌体甲型副伤寒杆菌(副甲菌)突变菌作为研究对象,在Rif+(利福平)(200 mg/L)平板中划线并滴加噬菌体验证能否抗噬菌体,将6株突变菌接种于96孔板中,每组3个重复,观察其成膜能力以及生物膜的形态,定点突变和互补实验验证突变菌的噬菌体抗性是否由突变基因所引起.结果显示:划线平板中野生型副甲菌在滴加1.2×106个噬菌体处出现空缺,而6株突变菌在滴加2.4×109个噬菌体后仍能生长,表明6株突变菌具有抗噬菌体特性;6株突变菌中,σ-54依赖的翻译调节器突变菌成膜能力(A595=1.1±0.2)较野生型副甲菌(A595=0.5±0.1)显著性增强,且差异显著(P0.05),光学显微镜下菌体聚集成粗大的不规则团块;同源重组敲除野生型副甲菌σ-54依赖的翻译调节器,突变菌出现噬菌体抗性,将表达σ-54依赖的翻译调节器的载体转化该突变菌,突变菌又恢复了噬菌体敏感性.结果表明,σ-54依赖的翻译调节器是抗噬菌体和生物膜形成相关的基因.     

大肠杆菌全局调控蛋白CsrA中抑制十字花科黑腐病菌胞外蛋白酶活性所必需的氨基酸残基的鉴定

CsrA/RsmA蛋白家族是细菌中一类重要的转录后全局调控因子,它们调控细菌的碳代谢、次生代谢、运动、生物被膜形成以及致病等过程。CsrA/RsmA蛋白家族通常由60~72个氨基酸基组成,其中第1至第52位氨基酸高度保守,而第53位以后的氨基酸则高度可变。目前人们认为其氨基酸高度保守性是不同种属细菌CsrA/RsmA功能和作用机理相似的基础,但是其高度可变区与不同种属CsrA/RsmA蛋白功能差异的关系尚不清楚。我们之前的研究显示,大肠杆菌(Escherichia coli)的CsrA(CsrAE.coli)蛋白的高度可变区(第53至第61位氨基酸残基)具有强烈的抑制十字花科黒腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,简称Xcc)胞外蛋白酶活性的能力。本研究中,我们采用丙氨酸置换方法,确定了CsrAE. coli可变区中抑制Xcc胞外蛋白酶活性必需的氨基酸残基。结果显示,CsrAE. coli蛋白的第54位赖氨酸(K54)、第60位丝氨酸(S60)和第61位酪氨酸(Y61)置换成丙氨酸后,CsrAE. coli蛋白丧失了抑制Xcc胞外蛋白酶活性的能力;而其它位点的丙氨酸置换不影响其抑制Xcc胞外蛋白酶活性的能力。这个结果证明K54、S60和Y61是CsrAE. coli抑制Xcc胞外蛋白酶活性所必需的,为揭示大肠杆菌的CsrA E.coli蛋白抑制Xcc胞外蛋白酶活性的分子机理奠定基础。     

天然氨基酸诱导野油菜黄单胞菌降解DSF-家族群体感应信号活性分析

【背景】野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv. campestris,Xcc)是十字花科植物黑腐病的致病菌。Xcc中DSF (Diffusible signal factor)信号依赖的群体感应系统和RpfB介导的群体感应退出机制均与其致病性密切相关。【目的】分别检测18种氨基酸对DSF-家族群体感应信号分子合成的影响,为研发新型生物防治方法提供思路。【方法】添加不同浓度的氨基酸到ΔrpfC菌株XYS培养体系中,接种后不同时间点取样提取DSF信号分子,利用高效液相色谱法(High performance liquid chromatography,HPLC)分析DSF和BDSF浓度。【结果】18种氨基酸中,甲硫氨酸、色氨酸和胱氨酸能有效降低ΔrpfC菌株培养体系中DSF和BDSF水平,抑制效果与氨基酸浓度密切相关;3种氨基酸对DSF信号分子的抑制作用存在叠加效应;甲硫氨酸、色氨酸或胱氨酸不影响ΔrpfCΔrpfB双突变体菌株中DSF和BDSF水平。【结论】首次发现了甲硫氨酸、色氨酸和胱氨酸通过RpfB诱导Xcc退出群体感应状态。     

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。