十字花科黑腐病菌编码RNA聚合酶ω亚基的基因(rpoZ_(Xcc))突变导致细胞生长减慢

ω(Omega)亚基是组成细菌RNA聚合酶(RNA polymerase,RNAP)核心酶的5个亚基(2α、β、β′andω)中最小的一个,也是5个亚基中唯一可以去除而不会导致细胞死亡的亚基。尽管ω亚基存在于所有细菌中并且序列非常保守,但迄今为止,人们对ω亚基的功能却知之甚少。基因组注释结果表明,十字花科黑腐病菌8004菌株(Xanthomonas campestris pv.campestris strain 8004,简称Xcc8004)基因组中存在一个编码ω亚基的基因rpoZXcc(ORF编号为XC0957)。为了研究Xcc RNA聚合酶ω亚基的功能,采用自杀质粒pK18mob整合突变方法,构建了rpoZXcc基因的非极性突变体NK0957。表型检测结果显示,NK0957在基本培养基MMX和丰富培养基NYG中的生长比野生型菌株Xcc8004的生长明显减慢,而且NK0957的生长缓慢表型能被rpoZXcc反式互补。这些结果说明,ω亚基在Xcc的生长过程中发挥重要作用。     

十字花科黑腐病菌中假定糖基水解酶基因与致病力相关研究

[目的]已报道的十字花科黑腐病菌Xcc 8004菌株基因组中XC1077被注释编码一个假定糖基水解酶,初步研究XC1077基因的致病性,为深入研究Xcc 8004中的糖基水解酶在植物病原菌侵染及定殖过程中的作用奠定基础.[方法]通过同源单交换构建XC1077整合突变体NK1077,用带有全长XC1077基因序列的pLAFRJ质粒对NK1077进行功能互补并检测致病性.[结果]PCR及酶切验证表明整合突变体NK1077和互补菌株C1077构建成功.在MMX基本培养基上,NK1077及C1077的生长情况与Xcc 8004一致.致病性试验结果表明,NK1077在满身红萝卜的致病性下降到Xcc 8004的48.3％,过敏反应(HR)检测结果表明NK1077在辣椒ECW-10R上产生的HR反应明显滞后,而互补菌致病力及过敏反应能恢复至野生型水平.[结论]XC1077基因在Xcc 8004中是一个与致病相关的基因.     

野油菜黄单胞菌的HpaA基因功能

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xanthomonas campestris pv.Campestris,Xcc)是使十字花科植物产生黑腐病的重要病原细菌。Xcc通过Ⅲ型分泌系统分泌效应蛋白到植物体内帮助Xcc的侵染和繁殖。Hpa A蛋白是一个广泛存在于黄单胞菌中的效应蛋白,在辣椒斑点病菌(Xanthomonas campestris pv.vesicatoria,Xcv)中,Hpa AXcv85-10已经被证明是一个Ⅲ型效应蛋白,并且参与其他效应蛋白的分泌过程,但是在Xcc中,对Hpa A的功能还不是了解得很清楚。本研究以Xcc8004菌株的Hpa A蛋白为研究对象,通过分泌蛋白检测和亚细胞定位分别研究Hpa AXcc8004是否也由Ⅲ型分泌系统分泌以及Hpa AXcc8004在植物细胞的作用部位。结果表明,Hpa AXcc8004的分泌依赖于Xcc8004的Ⅲ型结构基因hrc V,暗示着Hpa AXcc8004也是作为Ⅲ型分泌效应蛋白来发挥功能。在拟南芥原生质体细胞中,将Hpa AXcc8004与GFP蛋白融合表达,发现Hpa AXcc8004定位于植物细胞核中。进一步通过同源重组的方法获得了Xcc8004 Hpa A基因缺失突变体,在寄主甘蓝、萝卜、拟南芥上分别接种野生型Xcc8004和Hpa A基因缺失突变体,发现基因缺失突变体毒性显著降低,表明Hpa AXcc8004在上述寄主植物上对于Xcc8004的完整毒性是必须的。在Hpa A的拟南芥转基因植株上,Hpa AXcc8004还可以减弱假单胞菌DC3000和Xcc8004发黄的表型。     

野油菜黄单胞菌的XopR基因功能

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是一种能够引起十字花科植物产生黑腐病的重要病原菌。笔者以野油菜黄单胞菌Xcc8004菌株XopR基因为研究对象,通过qRTPCR发现,XopR基因的表达受Ⅲ型调控基因hrpG和hrpX的调控,并且XopR蛋白的分泌依赖于Ⅲ型分泌系统结构基因hrcV,这表明XopR是Xcc8004的一个Ⅲ型分泌效应蛋白。利用同源重组的方法,笔者获得了XopR基因的缺失突变体ΔXopR。将野生型Xcc8004和ΔXopR突变体分别接种甘蓝品种中甘15、中甘21和大白菜品种中白83,发现ΔXopR突变体菌株致病性下降,表明XopR对于Xcc8004在甘蓝上的完整毒性是必须的。GFP融合蛋白分析发现XopR定位于拟南芥原生质体的细胞膜上,可以在拟南芥原生质体中抑制细菌鞭毛蛋白诱导的FRK1基因表达。     

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种一个新的致病相关基因的克隆和鉴定

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xcc)是十字花科植物重要的病原菌，能引起十字花科作物发生黑腐病．本课题组采用转座子Tn5gusA5对Xcc野生型菌株8004诱变，获得17280株Tn5gusA5突变体，并从中筛选到一批致病缺陷突变体，采用TAIL-PCR对致病缺陷突变体的Tn5gusA5插入位点进行定位，发现5株突变体的Tn5gusA5插在8004菌株的基因组ORFl857内(未发表资料)，该ORF功能尚未见报道．序列分析表明，ORFl857演绎的编码产物与铜绿假单胞菌(Pseudomonase aeruginosa)的ωbpL基因演绎的编码产物具有33％的一致性和45％的相似性，并具有第4家族的糖基转移酶功能域，因此本暂将ORFl857命名为ωbxL基因．对ωbxL基因进行缺失，获得的缺失突变体用剪叶法接种到寄主萝卜叶片时，缺失突变体完全丧失致病性，一段PCR合成的包含ωbxL基因的DNA片段能互补缺失突变体，恢复缺失突变体的致病性．这证实ωbxL基因是Xcc的一个新的致病相关基因．     

甘蓝黑腐病菌XC_3374基因功能的初步探究

【目的】初步探究XC_3374基因在甘蓝黑腐病菌Xcc8004中的功能,为深入研究甘蓝黑腐病菌Xcc8004中L-天冬酰胺酶的功能奠定基础。【方法】从KEGG数据库内获取XC_3374基因的旁侧序列,通过常规PCR对其进行克隆,同时利用自杀质粒pK18mobSacB通过同源双交换的方法构建了其缺失突变体DM3374并检测其表型。【结果】以引物D3374L-F/D3374R-R扩增,野生型菌株能够扩增出1789 bp的DNA片段,而候选突变体菌株能扩增出1367 bp的片段;以内部引物3374F/3374R扩增,野生型菌株能扩增出332 bp的片段,而候选突变体菌株不能扩增出任何片段,表明目标基因已缺失,缺失突变体DM3374构建成功。平板检测法结果表明,XC_3374基因突变后不影响胞外多糖及胞外酶的合成与分泌。在MMX基本培养基上,突变体菌株能够正常生长,形成的菌落大小与野生型菌株基本相同,表明缺失突变体不是营养缺陷性。游动平板检测结果表明, XC_3374缺失突变体的运动能力比野生型稍强,但差别不明显。采用剪叶法检测缺失突变体的致病性,结果表明,野生型Xcc8004和缺失突变体DM3374 病斑平均长度分别为13.000和11.983 mm,两者致病性无显著差异。【结论】XC_3374基因突变体在胞外多糖、几种胞外酶的合成与分泌、致病性等各种表型与野生型基本一致。     

甘蓝黑腐病菌XC_3374基因功能的初步探究

【目的】初步探究XC_3374基因在甘蓝黑腐病菌Xcc8004中的功能,为深入研究甘蓝黑腐病菌Xcc8004中L-天冬酰胺酶的功能奠定基础。【方法】从KEGG数据库内获取XC_3374基因的旁侧序列,通过常规PCR对其进行克隆,同时利用自杀质粒pK18mobSacB通过同源双交换的方法构建了其缺失突变体DM3374并检测其表型。【结果】以引物D3374L-F/D3374R-R扩增,野生型菌株能够扩增出1789 bp的DNA片段,而候选突变体菌株能扩增出1367 bp的片段;以内部引物3374F/3374R扩增,野生型菌株能扩增出332 bp的片段,而候选突变体菌株不能扩增出任何片段,表明目标基因已缺失,缺失突变体DM3374构建成功。平板检测法结果表明,XC_3374基因突变后不影响胞外多糖及胞外酶的合成与分泌。在MMX基本培养基上,突变体菌株能够正常生长,形成的菌落大小与野生型菌株基本相同,表明缺失突变体不是营养缺陷性。游动平板检测结果表明, XC_3374缺失突变体的运动能力比野生型稍强,但差别不明显。采用剪叶法检测缺失突变体的致病性,结果表明,野生型Xcc8004和缺失突变体DM3374 病斑平均长度分别为13.000和11.983 mm,两者致病性无显著差异。【结论】XC_3374基因突变体在胞外多糖、几种胞外酶的合成与分泌、致病性等各种表型与野生型基本一致。     

利用双向电泳构建十字花科黑腐病菌HrcV控制的分泌蛋白质图谱

以十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)8004菌株为研究材料,采用双向电泳-质谱技术鉴定Hrc V控制的分泌蛋白质组。结果表明,野生型和突变体菌株均获得分辨率高且具有可重复性的双向电泳银染图谱,经过图像软件分析找出差异点61个,以野生型菌株为对照,22个蛋白点上调,39个蛋白点下调。挖取下调蛋白质点39个做质谱分析,质谱成功鉴定出25蛋白质,主要包括各种酶类、转运蛋白、延伸因子、Dna K蛋白、分子伴侣及假定蛋白。推测这些蛋白质可能在Xcc 8004的致病性中起到重要作用,为进一步研究Xcc的致病机理奠定基础。     

甘蓝黑腐病菌XC3374基因功能的初步探究

【目的】初步探究XC₃374基因在甘蓝黑腐病菌Xcc8004中的功能,为深入研究甘蓝黑腐病菌Xcc8004中L-天冬酰胺酶的功能奠定基础。【方法】从KEGG数据库内获取XC₃374基因的旁侧序列,通过常规PCR对其进行克隆,同时利用自杀质粒pK18mobSacB通过同源双交换的方法构建了其缺失突变体DM3374并检测其表型。【结果】以引物D3374L-F/D3374R-R扩增,野生型菌株能够扩增出1789bp的DNA片段,而候选突变体菌株能扩增出1367bp的片段;以内部引物3374F/3374R扩增,野生型菌株能扩增出332bp的片段,而候选突变体菌株不能扩增出任何片段,表明目标基因已缺失,缺失突变体DM3374构建成功。平板检测法结果表明,XC₃374基因突变后不影响胞外多糖及胞外酶的合成与分泌。在MMX基本培养基上,突变体菌株能够正常生长,形成的菌落大小与野生型菌株基本相同,表明缺失突变体不是营养缺陷性。游动平板检测结果表明,XC₃374缺失突变体的运动能力比野生型稍强,但差别不明显。采用剪叶法检测缺失突变体的致病性,结果表明,野生型Xcc8004和缺失突变体DM3374病斑平均长度分别为13.000和11.983mm,两者致病性无显著差异。【结论】XC₃374基因突变体在胞外多糖、几种胞外酶的合成与分泌、致病性等各种表型与野生型基本一致。     

转录调节因子VrhR负调控野油菜黄单胞菌的致病力

以野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc）转录调节因子VrhR，VrhA和VrhB为研究对象，通过基因敲除和致病性分析确定它们在Xcc与宿主互作过程中的作用。结果表明:VrhR只含有HTH（helix-turn-helix）结构域；在基因组上vrhR位于其他2个lysR类转录调节因子（vrhA和vrhB）之间，但转录方向相反。vrhR突变会提高Xcc的致病能力，但vrhA和vrhB突变对病原菌的致病能力没有影响。同时, vrhR，vrhA和vrhB突变均不影响细菌的运动性及胞外酶（蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶）的活性。     

黄单胞菌葡萄糖转运系统相关基因的敲除及功能分析

分别敲除了植物病原体野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris pv. campestris 8004）的3个葡萄糖转运蛋白和2个葡萄糖脱氢酶,获得了5株相应基因敲除的突变体。在营养丰富的培养基中,这5株突变体的生长曲线、胞外纤维素酶活性和胞外多糖量与野生型相比并无显著差异。在以葡萄糖为唯一碳源的M63培养基中,XC_2460基因的敲除显著影响了黄单胞菌的生长;在以CMC作为唯一碳源的M63培养基中,XC_2460基因的敲除使突变体的胞外葡萄糖累积量达到野生菌株的167倍。这些结果首次显示阻遏葡萄糖的跨膜转运是改进纤维素分解菌株积累葡萄糖量的有益途径。     

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种一个新的致病相关基因的克隆和鉴定

野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xcc)是十字花科植物重要的病原菌,能引起十字花科作物发生黑腐病.本课题组采用转座子Tn5gusA5对Xcc野生型菌株8004诱变,获得17280株Tn5gusA5突变体,并从中筛选到一批致病缺陷突变体,采用TAIL-PCR对致病缺陷突变体的Tn5gusA5插入位点进行定位,发现5株突变体的Tn5gusA5插在8004菌株的基因组ORF1857内(未发表资料), 该ORF功能尚未见报道.序列分析表明,ORF1857演绎的编码产物与铜绿假单胞菌(Pseudomonase aeruginosa)的wbpL基因演绎的编码产物具有33%的一致性和45%的相似性,并具有第4家族的糖基转移酶功能域,因此本文暂将ORF1857命名为wbxL基因.对 wbxL基因进行缺失,获得的缺失突变体用剪叶法接种到寄主萝卜叶片时,缺失突变体完全丧失致病性,一段PCR合成的包含wbxL基因的DNA片段能互补缺失突变体,恢复缺失突变体的致病性.这证实wbxL基因是Xcc的一个新的致病相关基因.     

黄单胞菌α-淀粉酶基因的克隆、测序及表达探讨

用鸟枪法构建了野油菜黄单胞茵(Xanthomonas campestris pv．campestris)8004的基因组文库,经LBSP法筛选,得到了含α-淀粉酶基因的基因片段,SDS-PAGE凝胶电泳确定其蛋白质分子量约为45kd;经测序后,分析其序列结构并翻译成氨基酸序列．     

十字花科黑腐病菌hrpW基因导入油菜之研究初报

为了研究十字花科植物黑腐病菌(Xanthomonas campestris pathovar campestris,简称Xcc)hrpW基因的功能及Xcc的致病机理,实验以甘蓝型油菜为试验材料,以5～6d无菌苗的带柄子叶为外植体,建立了高效稳定的带柄子叶再生体系,同时探索了影响根癌农杆菌介导转化甘蓝型油菜子叶柄的各种因素;并用农杆菌介导法将hrpW基因导入甘蓝型油菜中,经PCR检测法分析,证明hrpW基因已整合到油菜基因组中。hrpW基因编码HarpinXcc(十字花科植物黑腐病菌Harpin蛋白),该转基因植株的获得,为进一步研究十字花科植物黑腐病菌的致病机理提供了材料,也为选育高效抗病油菜种质奠定了基础。     

β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因ihp-RNAi表达载体的构建

【目的】构建β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因具有功能性间隔序列的发夹结构（Intron-hairpin RNAi,ihp-RNA）的RNA干扰(ihp-RNAi)表达载体并转化大豆,为通过RNA干扰技术改良大豆的营养品质奠定基础。【方法】以大豆总RNA反转录获得的cDNA为模板,通过PCR扩增克隆了β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因的核心保守序列(400 bp),并将该片段的反义和正义片段插入到重组植物表达载体p3301P的种子特异性启动子7αp下游,将功能性间隔序列intron-SSR插入反义片段与正义片段之间,构建α′-亚基基因ihp-RNAi安全型表达载体p3301-PFNZ-α′-BADH,并进行PCR及双酶切鉴定。利用农杆菌介导法将带有p3301-PFNZ-α′-BADH 的菌株转化“吉农27”大豆植株,对转基因植株进行PCR、Southern杂交检测,并对转基因植株α′-亚基基因的表达量进行RT-PCR。【结果】成功构建了β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因ihp-RNAi表达载体p3301-PFNZ-α′-BADH,利用农杆菌介导法转化大豆得到7株阳性转化植株;Southern杂交结果显示,外源基因以1～2个拷贝整合于大豆基因组中;RT-PCR检测表明,β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因的表达被明显抑制。【结论】成功构建了β-伴大豆球蛋白α′-亚基基因ihp-RNAi表达载体,获得了α′-亚基基因被明显抑制的转基因大豆植株,为应用基因工程技术进行大豆品质改良奠定了基础。     

野油菜黄单胞菌葡萄糖激酶基因的克隆与表达

葡萄糖激酶催化葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸,是糖酵解的第一步反应,在野油菜黄单胞菌(Xcc)利用碳源代谢及其致病性中起重要作用.为了初步鉴定Xcc葡萄糖激酶基因功能,为研究其利用碳源相关代谢及致病性提供理论依据,以pQE30为表达载体,采用常规PCR技术对野油菜黄单胞菌Xcc8004基因组上注释为葡萄糖激酶的3个基因(XC_1166、XC_1223和XC_1976)进行了克隆与表达,该3个基因在大肠杆菌JM109中有较高表达量,经Ni2+金属层析柱纯化后分别得到带有3个His的融合蛋白XC_1166-His6、XC_1223-His6和XC_1976-His6,分析表明仅XC_1976的表达产物具有葡萄糖激酶活性,为Xcc8004葡萄糖激酶基因,经测定XC_1976-His6的最适反应温度为45℃,最适pH值为7.1,最适反应条件下比活力为(380.6±1.123) U/mg.     

不同培养基对粪肠球菌基因表达及黏附细胞能力的影响

为探讨粪肠球菌(E.faecalis)N10菌株在血清肉汤培养基和TSB培养基中不同生长时期15种毒力基因mRNA的表达情况及对IPEC-J2细胞黏附能力的影响,采用分光光度计测量N10菌株在血清肉汤培养基和TSB培养基中的OD值,绘制生长曲线,确定生长时期(对数中期、对数后期和稳定期),用RT-PCR方法检测N10菌株中不同基因不同生长时期的mRNA转录水平,然后将不同培养基不同时期的细菌黏附IPEC-J2细胞,平板计数细菌黏附数量。结果显示,血清肉汤培养基培养的细菌浓度低于TSB培养基培养的细菌浓度(P0.01)。在血清肉汤培养基中,仅有fsrC、sprE、gelE和ant基因的最高表达量低于在TSB培养基中的,其他基因的最高表达量均高于在TSB培养基中的。黏附试验中对数中期细菌的黏附数量最多,血清肉汤培养基培养的细菌黏附数量比TSB培养基培养的细菌黏附数量少(P0.05),但比不加血清的肉汤培养基培养的细菌黏附数量多(P0.01)。可见,血清肉汤培养基有利于菌毛相关基因的表达,肉汤培养基中加入血清可促进细菌黏附。     

金黄色葡萄球菌在万古霉素中的表型可塑性

测定了41株金黄色葡萄球菌在无抗生素培养基和含4μg·mL~(-1)万古霉素培养基中的生长曲线,基于双变量全基因组关联分析(GWAS)筛选与表型可塑性显著相关的SNP位点.将14个时间点的显著位点按照-logP值由大到小排列,并筛选出现频率较高且-logP值较大的SNP位点.最终得到9个显著SNPs:位点738 836所在位置为非编码区;位点1 394 043和1 871 317所在基因编码假定蛋白;位点264 897所在基因与药物转运蛋白有关;位点382 501所在基因参与谷氨酸合成;位点2 535 773所在基因编码谷氨酸合酶亚基;位点615 798和1 842 166所在基因分别编码H~+反向转运蛋白亚基A和Ⅰ型限制修饰系统亚基;位点965 494所在基因编码双功能自溶素.双变量GWAS分析表明,表型可塑性与氨基酸合成、离子转运等基因的调控密切相关,但与最低抑菌浓度没有直接关联.     

植物表观遗传中的RNA介导的DNA甲基化

植物基因组对基因的表达调控不仅表现在转录水平上,也表现在染色质结构的变化上。在植物中存在着特有的RNA 聚合酶Ⅳ (RNA Pol Ⅳ) 和 RNA聚合酶Ⅴ (RNA Pol Ⅴ),它们与RNA 聚合酶Ⅱ(RNA Pol Ⅱ)相似。RNA Pol Ⅳ和RNA Pol Ⅴ的转录产物包括参与表观遗传调控的长链非编码RNA (lncRNAs)和干扰小RNA (siRNAs)。这类非编码RNA广泛地参与了基因组上发生的胞嘧啶甲基化,去甲基化以及甲基化扩散。近年来,研究已经发现RNA介导的染色质水平的基因沉默涉及植物的生长发育、胁迫应答、表观遗传多态性,并对植物的表型多样化、生理适应性以及植物进化具有显著影响。     

极端环境分离的氧化微杆菌的嗜碱性及其基因组文库的构建

从极端环境分离的微生物因适应特殊的生境而具有特殊的生理生化性质,已经成为重要的生物研究材料,而目前关于嗜碱氧化微杆菌的相关研究却非常少。为了解一株从新疆碱湖环境中分离的氧化微杆菌HSL10的生理特性以及进行其功能基因的克隆和分析,文章首先对菌株HSL10进行生长特性的研究,发现此菌株在培养基pH 5～12范围内生长良好,且生长较快;然后提取其总DNA建立基因组文库,重组率为100%。试验结果说明从碱性环境中分离的氧化微杆菌菌株HSL10具有嗜碱性,其基因组文库的构建可为相关功能基因的克隆和分析打下基础。