青枯雷尔氏菌胞外蛋白指纹多态性分析

 采用SDS-PAGE技术对70株不同来源及致病力青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）进行胞外蛋白指纹多态性分析,研究结果表明,供试青枯雷尔氏菌菌株呈现丰富的胞外蛋白指纹多态性,多态性比率为100%。不同来源青枯雷尔氏菌分泌的胞外蛋白不同,EZ-Tn5TM插入诱变菌株电泳出20条不同大小蛋白条带,分子量集中在20~97 kD ,且菌株间蛋白条带相似或完全相同;60Co辐射诱变菌株共电泳出16条不同大小的蛋白条带,多数蛋白分子量44.3 kD;野生型菌株电泳的蛋白条带最多,共获得26条不同大小的蛋白条带。进一步对37株不同致病力的野生型菌株进行胞外蛋白含量测定,结果表明,不同致病力菌株胞外蛋白含量差异大,强致病力菌株分泌的胞外蛋白含量较高,为1.026～5.963μg/mL,无致病力菌株胞外蛋白含量较低,为0.083～0.761 μg/mL。     

青枯雷尔氏菌Tn5转座子无致病力突变株在番茄根部的定殖特性

为筛选防治番茄青枯病的优良生防菌株,本研究以弱化指数、胞外多糖含量和盆栽苗番茄发病率为指标确定20株经形态初步判定为无致病力的青枯雷尔氏菌Ralstonia solanacearum Tn5突变菌株的致病性,测定其在番茄根部的定殖数量,并于显微镜下观察其定殖特性。结果表明,供试的20株青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株的弱化指数均大于0.75,胞外多糖含量介于1.59~16.68 μg/mL之间,显著低于强致病力菌株FJAT-91,接种40 d番茄植株未出现青枯病症状;20株青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株均能在番茄根部定殖,定殖数量呈先上升后下降的趋势,其中菌株T659的定殖数量最大,定殖时间最长,分别为2.86×10⁶CFU/g和35 d;透射电镜观察发现,青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株T659从番茄植株根部表皮细胞中侵入,然后进入维管束厚壁细胞,并在维管束细胞中大量繁殖和定殖,但未引起番茄根部细胞结构病理变化。表明供试的青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株T659的定殖能力最强,具有良好的生防潜力。     

青枯菌Po82菌株Ⅲ型分泌系统调控基因hrpB的功能研究

本文以青枯菌致病力分化菌株Po82的Ⅲ型分泌系统调控基因hrpB为研究对象,采用同源重组双交换法,构建获得青枯菌Po82菌株的hrpB基因缺失突变株Po82ΔhrpB及其互补菌株Po82ΔhrpB-pML123-hrpB,并对野生型菌株、突变株和互补菌株进行了致病力及生物学功能的验证。致病力测定结果表明,青枯菌hrpB基因缺失突变株Po82ΔhrpB的致病力较Po82野生型菌株显著下降,而互补菌株Po82ΔhrpB-pML123-hrpB能够部分恢复突变菌株的致病力。生长曲线测定结果表明,在营养贫瘠型培养基中,hrpB基因缺失突变株Po82ΔhrpB的生长速率较野生型青枯菌Po82菌株快,但是在营养丰富型培养基中,两者生长速率基本一致。野生型和突变株的运动性测定结果显示,两者的运动性无显著差异。表明hrpB基因在青枯菌致病过程中具有重要影响,并对进一步发掘鉴定Po82菌株中新的Ⅲ型效应子,进而深入解析其致病力分化的分子机理具有重要的作用。     

利用青枯菌胞外蛋白输出缺失突变体防治西红柿青枯病的研究

作者采用转座子Tn5诱变植物青枯菌获得了世界首例植物青枯菌胞外蛋白输出缺失突变体(简称eep突变体)。该突变体在缺失了许多胞外蛋白(包括有植物细胞壁降解酶、果胶酶类和纤维素酶类)外输功能后,也失去了对寄主的致病力。因此,该类突变体有可能被应用于植物青枯病的生物防治。本文主要是针对eep突变体在番茄上的定埴能力和生防效果进行研究。     

青枯雷尔氏菌温度相关致病基因yqhE功能研究

不同温度下青枯雷尔氏菌表达谱PPI网络分析发现，yqhE可能是青枯雷尔氏菌新的温度相关致病基因。克隆青枯雷尔氏菌CBM613的yqhE基因，结果发现该基因长度为831 bp，共编码276个氨基酸。基因敲除结果显示，28℃培养的yqhE突变株较野生型菌株致病力降低，病程延长，但并未彻底丧失致病力。20℃和28℃培养的yqhE突变株维生素C的生物合成皆被抑制；与28℃相比，20℃培养下野生型菌株维生素C的合成能力降低。突变株在20℃和28℃培养下甲基乙二醛（MG）和丙二醛（MDA）明显积累，其中20℃积累更多；20℃培养的野生型菌株MG和MDA比28℃积累更多。维生素C的生物合成被抑制导致青枯雷尔氏菌自由基清除能力减弱与氧化应激反应增强，MG和MDA积累产生细胞毒性，上述结果可能与28℃培养的突变株致病力减弱，20℃培养的野生型菌株致病力丧失有关。综上结果表明yqhE是青枯雷尔氏菌温度相关致病基因。     

绿针假单胞菌YL-1抗细菌活性相关基因的克隆和分析

绿针假单胞菌YL-1对植物多种重要病原细菌和病原真菌有较强的抑制作用。采用转座子插入突变技术电转化绿针假单胞菌YL-1,构建随机插入突变体库。通过平板抑菌试验从突变体库中筛选对3种病原细菌荚壳伯克霍尔德菌Burkholderia glumae、解淀粉欧文氏菌Erwinia amylovora和胡萝卜果胶杆菌Pectobacterium carotovora抑菌效果显著下降的突变体,并采用PCR和Southern Blot验证转座子是否成功插入到YL-1染色体基因组上。利用质粒拯救技术克隆转座子插入位点基因、测序和生物信息学分析。结果表明:本研究成功构建了绿针假单胞菌YL-1随机插入突变体库,筛选出7株对3种病原细菌抑制效果明显下降的突变体,但其对立枯丝核菌的抑制效果与野生型菌株YL-1相同;PCR和Southern Blot试验结果表明绿针假单胞菌YL-1的7株突变体均是单拷贝;克隆到7个突变体插入位点的基因序列并测序,生物信息学分析结果表明其中6个突变位点是嗜铁素合成基因簇,1个突变位点是蛋白分泌基因sec Y。     

植物青枯菌Po82菌株Ⅵ型分泌系统中hcp基因的克隆及其功能研究

Ⅵ型分泌系统(typeⅥsecretion system,T6SS)是新近报道的细菌蛋白分泌系统。基于植物青枯菌致病力分化菌株Po82的全基因组测序结果,发现其大质粒中存在T6SS的同源基因簇。本文通过基因敲除的方法构建了Po82菌株Ⅵ型分泌系统中的核心基因—hcp基因的缺失突变株,并比对了Po82野生型菌株、突变株及互补菌株在致病性、生长速率、运动性、生物膜形成等方面的变化。结果表明,hcp基因突变株较野生型菌株致病力显著减弱,病程延长;在生长速率、运动性及生物膜形成方面,突变株较野生型无明显差异。说明植物青枯菌Po82菌株T6SS中的hcp基因参与了细菌的致病过程。     

植物青枯菌Ⅵ型分泌系统核心基因vasK突变株的构建及其致病性的测定

［目的］ 通过测试vasK基因突变株对番茄的致病力变化,评价该基因在青枯菌致病过程中的作用。［方法］根据青枯菌(Ralstonia solanacearum)中存在的Ⅵ型分泌系统基因簇中的核心基因vasK序列设计PCR引物,扩增并克隆vasK基因,将庆大霉素抗性基因(Gm)插入vasK基因内部,克隆至自杀质粒pK18mobsacB中,获得重组自杀质粒pK18 vasK Gm。将自杀质粒电转化至青枯菌GMI1000感受态细胞中,采用同源重组双交换法,将野生型vasK基因置换。对vasK基因突变菌株进行三步筛选和PCR扩增鉴定。［结果］ 筛选获得了具有庆大霉素抗性的目标基因被抗性基因替换的青枯菌突变株(GMI1000 m)。土壤接种番茄青枯菌结果显示,突变株GMI1000 m的致病性较野生型GMI1000明显下降。［结论］vasK基因在青枯菌致病过程中具有重要作用。     

利用转座子Tn5诱变植物青枯菌获得胞外蛋白输出功能丧失突变体

 通过Tn5诱变技术,分离了植物青枯菌生理小种1号、3号的胞外蛋白输出功能丧失突变体。由于Tn5在其基因组单一的eep位点的插入,突变体失去了向培养滤液分泌产生胞外酶和胞外蛋白质的能力。用碱性磷酸酯酶基因PhoA作为报导基因,研究这些胞外蛋白穿越突变体细胞内膜,结果表明,这些胞外蛋白质可以穿过其内膜,但失去了穿越其外膜的能力。胞外多糖在植物体内和体外的产生没有受到eep基因位点突变的影响。该突变体失去了对番茄植株的致萎能力。     

产酶溶杆菌OH11菌株胞外酶调控相关基因ctp的克隆及功能的初步分析

利用mariner转座子对产酶溶杆菌Lysobacter enzymogenes OH11进行转座诱变,构建菌株OH11的突变体文库.筛选到1株4种胞外酶(蛋白酶、纤维素酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶)产生均减少的突变株D-11.通过亚克隆,鉴定转座子的插入位点,涉及1个羧基末端蛋白酶(carboxy-terminal protease)编码基因ctp.通过同源重组的方法对该基因进行敲除,对缺失突变体Δctp表型分析发现:(1)Δctp与野生型OH11在营养丰富型(2YT)与营养缺陷型(MMX)培养基中生长速率基本一致;(2)Δctp降低了蛋白酶、纤维素酶和β-1,3-葡聚糖酶的产生,但不影响几丁质酶的产生;(3)Δctp生物膜的产生量明显减少.研究还表明,突变体基本不改变其对油菜菌核病菌Sclerotinia sclerotiorum、水稻纹枯病菌Rhizoctonia solani和辣椒疫霉病菌Phytophthora capsici的拮抗能力.互补菌株均恢复了野生型的相关功能.     

软腐欧氏杆菌的蛋白酶与致病作用的关系

 胡罗卜软腐欧氏杆菌(Erwinia carotovora var.carotovora Dyc)在合成培养基MS中产生两种蛋白酶,但在无细胞滤液中测不到果胶裂解酶和果胶水解酶的活性。用等电聚焦电泳测得这两种蛋白酶都是碱性蛋白酶,等电点分别为8.3和8.9。变性温度为49-50℃,对酸或碱具有较高的稳定性。纯化的蛋白酶单独作用马铃薯块、能使其变软,切片观察表明细胞壁被明显降解。通过滤膜结合法,将供体菌1830/pJB4J1::Tn5的转座子转入到野生型StEcc-12中,从2000个接合子中获得了11个缺少产蛋白酶能力的突变体。这些突变体的分泌性蛋白质等电聚焦图谱与野生型菌株明显不同,其中一个变突体蛋白酶带完全缺失,另外一个则出现8条新的蛋白带,其他5个属部分缺失。这些突变体对马铃薯块组织离析、腐烂的能力都有不同程度的减弱。研究结果认为在由胡罗卜软腐欧氏杆菌引起的软腐病程中蛋白酶和果胶酶是协同作用的,果胶酶降解植物细胞间和胞壁中的果胶质,而蛋白酶则降解植物细胞壁和膜中的蛋白质。     

水稻白叶枯病菌毒性基因的克隆和功能分析

 通过DNA重组,用载体质粒pBR322和水稻白叶枯病菌(Xanthomonas campestris pv.oryzae Dye)毒性基因突变体XcoM3105带有转座子Tn5的毒性基因片段,构建了11.6kb的探针质粒pVIRl。用α-32P-dATP标记该探针,从构建在粘粒pSa747上的病菌野生型菌株JXO Ⅲ染色体基因文库中,通过菌落原位杂交和Southern杂交,筛选了8个毒性基因的克隆(pNAX3101~3108。将其中一个毒性基因克隆pNAX3103通过三亲交配接合法转移到XcoM3105中,接合频率为2.06×10^-7。功能互补分析表明,pNAX3103可以互补突变体XcoM3105,恢复致病性,同时也能互补其淀粉酶(Amy)活性表型,由原来的淀粉酶阳性恢复为阴性反应。因此可以认为,被克隆的毒性基因片段具有完整的致病功能,毒性基因与淀粉酶基因之间可能存在着某种负调控关系。     

水稻条斑病菌rsmA基因在致病性中的功能分析

RsmA属于CrsA/RsmA蛋白家族成员,是一类RNA结合蛋白,作为一类全局性的转录后调控因子,调控碳代谢、生物膜形成、游动性以及致病性相关基因的表达等。同源性搜索结果显示,水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)RS105中存在rsmA基因,其与白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)PXO99A的rsmAXoo同源性为100%。但是,r smAXoc基因在致病性中的功能未知。本研究构建了Xoc的rsmA缺失突变体RΔrsmA。寄主水稻和非寄主烟草接种结果显示,RΔrsmA在水稻上仍具有致病性,在非寄主烟草上也能够激发HR反应,这些结果与已鉴定的Xoo rsmA突变体表型不一致。但是,与野生型菌株相比,RΔrsmA在感病水稻上的毒性显著降低;在丰富和贫乏的培养基中,RΔrsmA的生长能力也明显减弱。其他毒性相关表型的测定结果显示,与野生型菌株相比,RΔrsmA在半固体培养基上的游动能力减弱,生物膜形成能力增强,胞外多糖产量明显降低,胞外蛋白酶的活性增加。这些结果暗示在Xoc中rsmA为重要的毒性相关基因,在Xoo和Xoc中RsmA在致病性中的功能存在一定的差异,RsmA下游调控基因的鉴定可能为解析其在2个水稻致病变种中功能的差异提供线索。     

棉花黄萎病菌低致病力突变体的表型分析及致病相关基因克隆

 本研究通过对菌核型强致病力菌株Vd080产生的800个T-DNA插入突变体进行致病力测定,筛选得到31株致病力极显著降低的突变体,并对其进行了生物学性状分析。分子验证结果表明,这些低致病力突变体均为阳性,且有25株的T-DNA为单拷贝插入。与野生型菌株Vd080相比,这25株低致病力突变体菌落形态变异丰富,除了8株与野生型菌株形态一致的菌核型突变体外,还有3株黄色菌丝型,2株白色菌丝型和12株中间型突变体。此外,多数突变体的生长速率、产孢量和粗毒素产量都发生了显著变化,且各生理指标之间并无明显相关性。借助TAIL-PCR技术和VdLs.17的基因组数据库,进一步获得了这25株单拷贝插入低致病力突变体T-DNA的侧翼序列,并从Vd080中成功克隆得到了影响黄萎病菌致病力的相关基因。     

PhoR/PhoP双组份对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中surfactin合成的影响

 Surfactin是由芽胞杆菌类细菌产生的一种脂肽类物质,具有溶血活性和排油能力,并且与细菌生物膜形成和根际定殖能力相关。本研究分析了PhoR/PhoP双组份对生防枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中surfactin合成的影响。在低磷环境下,同NCD-2野生型菌株相比,PhoR和PhoP突变子显著降低了NCD-2菌株的溶血活性;NCD-2菌株的排油能力很强,而PhoR和PhoP突变子均丧失排油能力;NCD-2野生型菌株的生物膜形成能力分别是PhoR和PhoP突变子的2.0和2.2倍。通过FPLC色谱分析技术证明NCD-2菌株可以产生surfactin,并发现在低磷条件中,野生型菌株NCD-2所产生的surfactin分别是PhoR和PhoP突变子的2.3和6.4倍。通过RT-qPCR技术分析了surfactin合成酶基因srfAA在不同菌株中的表达情况,结果表明在低磷环境下,PhoR和PhoP突变子中srfAA基因的表达量比NCD-2野生型菌株均降低了2.1倍。构建PhoR和PhoP突变子的互补菌株,证明互补菌株均能使突变子的性状恢复到野生型水平。以上结果证明,PhoR/PhoP双组份影响surfactin的合成。     

磷酸甘油转移酶基因在水稻白叶枯病菌致病力中的作用研究

 稻黄单胞菌稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)引起的水稻白叶枯病,是水稻上的重要致灾病害之一。前期基因组学分析发现,Xoo菌株PXO99^A的PXO_04062基因可能编码一个磷酸甘油转移酶,推测与病原菌的致病力有关。本研究采用自杀质粒pK18mobsacB介导的方法,构建了该基因的缺失突变体,并对突变体进行了反式互补。水稻上致病性测定发现,与野生型菌株相比,PXO_04062基因的缺失突变体DM04062在寄主水稻日本晴上的致病力显著下降,并且其胞外多糖产量、运动性、生物膜形成等均明显降低。进一步采用RNA-seq方法比较突变体转录组的变化,发现突变体中的差异表达基因共有533个,其中包括多个致病相关基因,如胞外多糖合成和细胞运动性等相关基因。与野生型相比,这些基因在突变体中的表达均显著下调。这些结果说明,白叶枯病菌的磷酸甘油转移酶基因是通过影响多种致病力相关因子的合成,来影响病菌在水稻上的致病力。     

荧光假单胞菌Tn5诱变菌株防治小麦全蚀病的初步研究

 利用生物技术(转座子Tn5诱变)对荧光假单胞菌进行遗传改良获得对小麦全蚀病有更好防治效果的基因工程菌株。将大肠杆菌S17-1中psup2021值粒上的转座子Tn5转移到荧光假单胞菌CN12菌系的基因组内获得5100个Tn5突变体,转化频率为1.2×10^-7。与自然菌系CN12比较,7个突变体对全蚀病菌的离体拮抗作用提高到160-250%,其中3个突变体对温室苗期全蚀病防治效果也显著提高(p=0.01)。初步研究证明:(1)荧光假单胞菌中可能存在两类功能不同的拮抗作用基因(暂称为抗生基因和调控基因);(2)在目前抗病基因缺乏或难于应用的情况下,利用微生物或其有用基因达到防病增产的目的可能是一条有希望的途径。     

禾谷镰刀菌中磷脂酰肌醇转运蛋白功能分析

磷脂酰肌醇转运蛋白(phosphatidylinositol transfer protein,PITP)保守存在于真核生物中,负责膜系统中磷脂酰肌醇和磷脂酰胆碱的转运,参与胞内的脂类信号调控过程。由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病严重威胁粮食产量和食品安全,而在禾谷镰刀菌的研究中发现磷脂信号网络中的关键元件参与病原菌致病过程的调控。我们利用基因敲除的方法对禾谷镰刀菌中PITP家族的功能进行分析,在禾谷镰刀菌中鉴定了7个PITP蛋白的编码基因,并成功获得了其单敲除突变体。通过表型分析发现,这7个基因的单敲除突变体在营养生长、无性及有性生殖和致病性方面与野生型菌株并无明显差异。研究结果表明:1)禾谷镰刀菌中的PITP基因并不是看家基因;2)不同PITP基因之间可能存在功能冗余;3)丝状真菌中PITP的生理功能与酵母中的PITP存在显著差异。