水稻白叶枯病菌毒性表达的负调控因子PXO_02944的分子鉴定

【目的】水稻黄单胞水稻致病变种（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, 简称Xoo）侵染引起水稻白叶枯病,在侵染过程中Xoo可产生胞外多糖(EPS)、胞外酶、黏附因子、T3SS以及其产生的效应因子等毒性因子。细菌第二信使环鸟苷二磷酸（c-di-GMP）的水平在Xoo毒性调控中发挥了重要的作用,而PXO_02944是包含REC、GGDEF和EAL结构域的蛋白,是c-di-GMP信号蛋白家族的成员,研究旨在阐明水稻白叶枯病菌的环鸟苷二磷酸信号蛋白家族成员PXO_02944的基因结构和功能。【方法】根据PXO_02944基因序列信息,以PXO99A基因组DNA为模板,设计引物扩增PXO_02944基因全长,将其GGDEF结构域和EAL结构域分别与已经报道的保守的GGDEF结构域或EAL结构域蛋白进行氨基酸序列比对分析;分别扩增PXO_02944左右臂片段,将其与目的载体pK18mobsacB载体连接,得到质粒pK2944,将pK2944与pMD-GmR载体回收获得的GmR基因片段进行连接,获得重组质粒pK2944-GmR,用于构建基因突变体。将PXO_02944全长基因克隆到载体pHM1上,获得重组质粒pHM1-2944并转化到ΔPXO_02944中,即获得互补菌株ΔPXO_02944::C。对野生型菌株、突变体和互补菌株进行表型测定,分析PXO_02944 基因缺失突变对Xoo致病性和EPS产生、生物膜形成、胞外酶活性和鞭毛运动性的影响,并通过qRT-PCR方法测定EPS合成基因和毒性相关基因的表达。【结果】用特异性引物进行PCR扩增,成功地从野生型菌株PXO99A中克隆了PXO_02944;生物信息学分析发现,PXO_02944蛋白具有磷酸化信号接收的REC输入结构域和GGDEF、EAL输出结构域,但GGDEF和EAL结构域保守序列发生了突变。与野生型菌株PXO99A相比,虽然PXO_02944突变体胞外纤维素酶和木聚糖酶活性、鞭毛运动性都无明显变化, 但其对水稻的致病性、EPS产生和生物膜形成能力显著增强,T3SS调控基因hrpG和EPS合成基因gumG的转录水平也明显升高。【结论】应答调控因子PXO_02944负调控了水稻白叶枯病菌致病性、EPS产生和生物膜形成这些毒性因子的表达。     

MutL调控水稻黄单胞菌的致病力

为了了解水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)中 的MutL/MutS系统是否参与DNA修复以及是否调控病原菌的致病力,构建了mutL突变体,比较了野生型与mutL突变体的突变率差异,野生型、mutL突变体及其互补菌株侵染水稻的能力。结果显示,mutL突变导致Xoo在H₂O₂胁迫下的突变率显著升高,mutL突变导致Xoo致病力下降,表明DNA错配修复蛋白MutL参与Xoo的DNA修复并正调控Xoo致病力。     

水稻条斑病细菌dsp基因的克隆

用硫酸二乙酯(DES)化学诱变水稻条斑病细菌RS105菌株，获得一株dsp基因突变体AM11。该突变体的菌落形态、颜色、胞外多糖产生能力以及胞外酶(淀粉酶、蛋白酶、果胶酶和纤维素酶)的活性与野生型菌株RS105无明显差异。将水稻条斑病细菌RS105基因库1200个克隆逐个导入dsp基因突变体AM11中，致病性测定结果表明，dsp基因阳性克隆pC101可以恢复AM11在水稻上的致病性。酶切分析显示，克隆pC101携44．92kb的dsp基因片段。亚克隆和功能互补结果显示，克隆pE46和pE47均具有恢复dsp突变体AM11致病性的能力，这表明决定水稻条斑病细菌dsp表型的基因位点至少有2个。     

水稻白叶枯病菌fkbM基因对其运动性的影响

[目的]研究水稻白叶枯病菌fkb M基因对其运动性的影响。[方法]采用同源置换方法对水稻白叶枯病菌野生型菌株PXO99A的fkbM基因进行基因敲除,构建突变菌株ΔfkbM_(Xoo),同时构建互补菌株ΔfkbM_(Xoo)(C)。通过运动性试验,确定fkbM基因对运动性的影响。[结果]与野生型菌株PXO99~A相比,ΔfkbM_(Xoo)突变体运动性明显减弱,而互补菌株ΔfkbM_(Xoo)(C)能基本恢复水稻白叶枯病菌的运动性。[结论]水稻白叶枯病菌fkbM基因突变能减弱水稻白叶枯病菌的运动能力。     

水稻白叶枯病菌Ⅲ型效应物基因hpaF与毒力相关

【目的】稻黄单胞杆菌水稻致病变种Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)PXO99A菌株中PXO_03420基因被注释为编码具有多个LRR的Ⅲ型效应物基因hpaF,本研究旨在明确hpaF基因的功能,为完善XooⅢ型效应物的研究提供一定的理论基础.【方法】通过同源双交换构建hpaF基因的缺失突变体,并通过表型分析、致病性试验和遗传互补对该基因的功能进行研究.【结果和结论】本研究发现,hpaF基因突变后对水稻日本晴品种的致病力降低了51.81%,减弱了细菌在非寄主植物蓖麻上的过敏反应.而带有hpaF全基因片段的pLAFR3能够恢复hpaF突变体的致病表型,结果表明hpaF基因与水稻白叶枯病菌的致病性相关.     

西瓜噬酸菌pilN基因功能分析

为了分析菌毛组装蛋白家族基因对瓜类细菌性果斑病菌致病性的影响,以xjl12菌株为背景构建转座子(Tn5)插入的突变体文库,通过浸种处理和子叶注射接种方法筛选致病性相关突变体,通过两亲交配获得突变株,并对所得的突变体、野生型及互补等多个菌株进行致病性、过敏性反应、游动性等相关表型进行测定,用反转录PCR(qRT-PCR)方法验证xjl12和突变体中hrpG、hrcV、celA表达量的差异。结果表明:突变体文库中筛选得到1株致病力明显下降的突变体Δxj-7,经亚克隆鉴定为pilN基因,其功能主要与菌毛(pili)生物合成相关。两亲交配后所得突变菌株ΔpilNac相较于野生型,其致病性、游动性、胞外纤维素酶活性降低,同时丧失烟草过敏性反应。qRT-PCR试验结果显示,Ⅲ型分泌系统的主要调控基因以及纤维素酶生物合成基因在ΔpilNac中的转录水平明显下调。证明菌毛生物合成相关基因pilN对致病性有重要的调控作用。     

水稻白叶枯病菌rpfC基因DNA序列的测定分析

ｒｐｆｃ是甘蓝黑腐病菌中全局性调控胞外酶和胞外多糖合成以及致病性的一个基因簇中的一个基因。已从水稻白叶枯病菌中鉴定和克隆量个在功能上能互补甘蓝黑腐病菌的ｒｐｆＣ突变体的基因，并通过构建突变体证实了这一基因在水稻白叶枯病菌致病性中起重要作用。     

转座子报告基因Tn5gusA5诱变甘蓝黑腐病菌分离与致病相关的突…

构建携带报告基因的转座子Ｔｎ５ｇｕｓＡ５于广谱性ｃｏｓ质粒ｐＬＡＦＲ１上，利用Ｔｎ５ｇｕｓＡ５诱变野生型甘蓝黑腐病黄单胞菌，筛选与致病性有关的因子（胞外多糖，胞外酶）突变体，通过Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交和报告基因ｇｕｓ表达验证，突变体是由转座子诱变所致。     

水稻白叶枯病菌tatB基因的克隆及功能分析

根据水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)PXO99的tatB基因序列设计引物,采用PCR方法从PXO99中克隆了tatB基因,命名为tatBXoo。通过同源重组的方法,构建了tatBXoo的插入突变株TBM,在含有X-gluc的抗性平板上筛选,并经Southern blot杂交验证确认。表型测定结果表明:与野生型相比,tatB突变株在水稻(寄主)上的致病性减弱,但在烟草(非寄主)上仍具有引起过敏反应的能力;tatB突变导致Xoo致病相关的重要表型如胞外多糖减少,游动性及趋化性减弱。但是,tatB突变不影响Xoo在基本培养基(MMX)中正常生长、胞外纤维素酶产生和生物膜形成。     

水稻白叶枯病致病性基因研究进展

稻黄单胞菌水稻致病变种[Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)]可引起水稻白叶枯病,是水稻病害中最严重的病害之一,其与水稻互作是基因对基因的关系。Xoo基因组测序的完成极大推动了对Xoo基因功能的研究。为此,该文对近几年来Xoo致病性基因的鉴定情况进行统计,并就致病性基因的突变菌株对水稻接种情况和菌株自身变化进行了归纳,较为详细阐述了当前对Xoo无毒基因的鉴定研究状况,为水稻抗白叶枯病育种以及研究致病基因和致病机制提供理论基础。     

Xoryp_08180 of Xanthomonas oryzae pv. oryzicola,Encoding a Hypothetical Protein,is Regulated by HrpG and HrpX and Required for Full Virulence in Rice

Xanthomonas oryzae pv. oryzicola (Xoc) causes a destructive bacterial leaf streak disease in rice. Some of the gene products annotated as hypothetical proteins in the genome of Xoc may contribute to its virulence in rice. A mutant, Mxoc1679, screened from our previous Tn5-tagged mutant library for Xoc strain RS105, showed reduced virulence in rice. In this mutant, a gene named as Xoryp_08180 was disrupted by Tn5 insertion. Xoryp_08180 encodes a 1 306-aa hypothetical protein which is highly conserved in Xanthomonas spp. Non-polar mutation of Xoryp_08180 in RS105 strain led to a significant reduction in bacterial virulence and growth in rice, a delayed hypersensitive response (HR) in non-host tobacco, and a decrease in extracellular protease activity. The deficiencies above were restored to wild-type level in the complementary strain by expressing Xoryp_08180 in trans. In addition, the expression of Xoryp_08180 was repressed in hrpG and hrpX mutants in planta but not in a nutrient-rich condition. These results suggested that Xoryp_08180 is a virulence factor required for extracellular protease production, HR induction and full virulence of Xoc.     

一株能通过接合导入外源质粒的水稻黄单胞菌水稻致病变种菌株的获得及鉴定

从2008年10月在广西防城港市不同稻区采集的表现水稻白叶枯病症状的叶片中分离、纯化,得到22株水稻黄单胞菌水稻致病变种（Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo）疑似菌株。在水稻品种日本晴、9311和特优63上剪叶接种,22个菌株都可在这3个水稻品种上引起典型的水稻白叶枯病症状,证实他们是Xoo菌株。以2007年从该地区采集的患病水稻叶片中分离得到的11个Xoo菌株和该22个菌株作为出发菌株,分离、纯化得到每个菌株的链霉素抗性突变体。通过三亲本接合检测向该33个链霉素抗性突变体导入广谱克隆载体pLAFR6的效率,结果得到2株可导入pLAFR6的突变体K74和K31,K74和K31的导入pLAFR6效率分别为2.9×10^-2、9.0×10^-6。经16SrRNA基因序列测定证明K74属于Xoo,即菌株K74可作为研究Xoo与水稻相互作用机理的一个菌株。     

溶珊瑚弧菌hapR基因的敲除及功能研究

溶珊瑚弧菌(Vibrio coralliilyticus)是多种珊瑚的致病菌。hapR是弧菌群体感应系统核心的泛调控基因。前期实验中发现，溶珊瑚弧菌在感染佳丽鹿角珊瑚时，致病力与其接种密度密切相关，推测溶珊瑚弧菌的群体感应系统可能是调控其毒力的关键因子。笔者利用同源重组技术成功构建了溶珊瑚弧菌hapR缺失株△hapR-Vc450和回补株ChapR-Vc450，表型测试结果表明，hapR的缺失影响溶珊瑚弧菌的菌落形态，但不影响细菌的运动性和鞭毛结构；hapR缺失后，细菌最大生长量明显减少，但生物膜的形成量显著增加；用溶珊瑚弧菌人工感染鹿角珊瑚，结果显示，hapR缺失后菌株毒力增加，表明hapR在溶珊瑚弧菌中可能具有与霍乱弧菌hapR相似的功能，可以抑制毒力基因的级联激活。     

水稻黄单胞菌avrBs3/PthA家族基因研究进展

 水稻黄单胞菌白叶枯致病变种（Xanthomonas oryzae pv.oryzae，Xoo）和稻生致病变种（X.oryzae pv.oryzicola，Xooc）分别引起水稻白叶枯病（bacterial blight，BB）和水稻细菌性条斑病（bacterial leaf streak，BLS），对中国和世界水稻产量造成较大损失。基因组学揭示，Xoo和Xooc不同小种中存在15～30个数量不等的avrBs3/PthA（avr/pth）家族基因。新近研究结果表明，avr/pth基因既是毒性基因，又是寄主植物先天免疫的抑制因子，还是与抗病基因（R）匹配的无毒基因。Xooc中虽然存在avr/pth基因，但因存在能够抑制avr/pth无毒基因功能的抑制因子，故而未在水稻中发现抗BLS的R基因。除结构上的共有特征外，avr/pth基因间的差异主要表现在102 bp重复单元在每个avr/pth基因中的重复数多少上。avr/pth基因的进化可能由简单进化为复杂，这可能是Xoo和Xooc致病性变异的主要原因。     

云南水稻白叶枯病生理小种初析及鉴别品种的筛选

 从云南省10个地州40个县市的水稻白叶枯病标本中分离纯化得到115个水稻白叶枯病菌株。利用已知抗性基因的近等基因系,在孕穗期应用剪叶法接种明确其生理小种。并筛选出一套鉴别品种IRBB1,IRBB3,IRBB4,IRBB5,IRBB7,IRBB13,IRBB14,IRBB18,IRBB21. 云南省的水稻白叶枯病菌小种组成复杂,有自身的特殊性。已鉴定出25个小种,暂定名为YN1～YN25. 优势生理小种为YN1,YN13,YN21,其中YN13分布于楚雄、玉溪、红河、丽江等4个地区共8县（市）,YN21分布于大理、红河等地区。云南的小种多样性分布可能与它的地理条件有关。     

水稻条斑病菌xopQ1_(Xoc)在病程中功能的初步研究

【目的】基因组学揭示,水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola,Xoc)中存在与丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae pv. tomato,Pst)中通过Ⅲ型分泌系统分泌的HopQ1-1同源的XopQ1Xoc,但其是否为T3S效应分子以及在病菌致病性中的功能并不清楚。【方法】通过基因敲除技术,获得了水稻条斑病菌xopQ1Xoc的突变体。【结果】致病性测定结果发现,xopQ1Xoc突变后,病菌在水稻上的毒性增强,细菌生长能力增强。非常有意义的是,xopQ1Xoc突变体菌液浓度为3×108CFU/mL时仍能在烟草上激发过敏反应,但在浓度为104CFU/mL时,8d后可在烟草上产生坏死症状。功能互补结果显示,xopQ1Xoc能够恢复突变体在水稻上的毒性至野生型水平和在烟草上丧失产生坏死病斑的能力。Western杂交结果显示,XopQ1Xoc不能通过T3S装置进行分泌。【结论】XopQ1Xoc是水稻条斑病菌T3S效应分子,可能作用于植物的免疫系统,有利于病害的发展。为进一步揭示水稻-黄单胞菌互作的分子机理提供了科学线索。