西瓜噬酸菌Aac-5AAA ATPases基因moxR和ruvB功能研究

AAA ATPases(ATPase associated with diverse cellular activities)是一种与细胞活性相关的酶,广泛存在于所有生物中,同时具有蛋白酶和分子伴侣活性。为了研究AAA ATPases相关基因缺失对西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli)的影响,本研究通过同源重组双交换的方法构建西瓜噬酸菌moxR基因以及ruv B基因全缺失突变菌株及互补菌株,测定了突变菌株的致病性、烟草过敏反应、运动性、生长能力、生物膜形成等;并利用实时荧光定量PCR方法测定了AAA ATPases与Ⅲ型分泌系统相关基因(hrc N和hrp E)、毒性蛋白相关基因(trb C和vir B)、鞭毛相关基因(fliR和fli M)、菌毛相关基因(pin C-1和pin C-2)以及AAA ATPases亚家族Ruv B相关基因(ruv A和ruv C)的关系。结果表明,moxR基因以及ruv B基因全缺失突变菌株的致病力降低、运动性减弱、生长能力下降、生物膜形成能力增强、烟草过敏性反应减弱、突变菌株中重要的致病基因hrc N和hrp E表达量显著下调,表明AAA ATPases相关基因moxR、ruv B在西瓜噬酸菌的致病力上发挥重要作用。     

香蕉细菌性软腐病菌tus基因对细菌生物被膜形成的影响

为解析硫转运蛋白(tRNA 2-thiouridine synthesizing protein,tus)基因对香蕉细菌性软腐病病原细菌——玉米迪基氏菌Dickeya zeae生物被膜形成的影响，采用同源重组方法构建6株tus基因的缺失突变体及回补菌株，分析代表性突变体的转录组差异，并测定不同突变体的运动能力、细胞壁降解酶分泌水平以及对烟草的致敏性和对寄主的毒力，解析突变体生物被膜表型发生变异的原因。结果显示，玉米迪基氏菌的6株tus基因缺失突变体ΔtusA、ΔtusB、ΔtusC、ΔtusD、ΔtusE和ΔmnmA均表现出生物被膜表型缺陷；ΔtusC突变体转录组比较分析表明，细菌生物被膜形成和运动性相关基因均属于细胞进程中的显著下调表达基因，且前者主要为Ⅵ型分泌系统(type VI secretion system,T6SS)基因，进一步分析发现3个位点的T6SS基因均出现显著下调表达趋势；6株tus基因缺失突变体的运动能力显著减弱，但是细胞壁降解酶分泌水平和对烟草的致敏性并未发生显著变化；接种野生型菌株和基因回补菌株后香蕉的病情指数为42.5～67.5，而接种突变体后香蕉的病情指数...     

欧美杨细菌性溃疡病菌双组份系统反应调节基因LqRR2的功能研究

由Lonsdalea quercina subsp.populi引起的欧美杨溃疡病于2006年在国内首次发现,不同于其它病原菌造成的杨树溃疡病,该病害对欧美杨速生林的生长造成毁灭性破坏,已造成了严重的经济损失,该病原菌的致病分子机制尚不清楚。双组分系统是细菌重要的信号传递通路,在细菌的生长繁殖、逆境胁迫应答、环境适应以及病原菌致病过程中发挥重要作用。开展双组份系统研究将有助于解析欧美杨细菌性溃疡病菌的致病机制。本研究鉴定了欧美杨细菌性溃疡病菌L.quercina双组份孤儿反应调节基因LqRR2,并对其生物学功能进行了研究。通过同源重组获得了LqRR2基因的缺失突变体△LqRR2。表型测定结果显示,与野生型菌株相比,突变体△LqRR2在半固体培养基上的游动能力显著减弱,对欧美杨‘107杨’枝干的毒性也显著降低。但是,突变体的生长速率、生物膜形成能力以及胞外多糖产量较野生型无显著差别。此外,荧光定量PCR分析结果显示,游动性相关基因flg B、flg C和flg E的表达量在突变体中明显降低。综上所述,双组份调节蛋白编码基因LqRR2是欧美杨细菌性溃疡病菌L.quercina维持病原菌游动性和全毒性所必需的。     

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。     

苦瓜枯萎病菌Ⅱ型卤酸脱卤酶基因FoHAD-type Ⅱ功能分析

苦瓜枯萎病是由尖孢镰刀菌苦瓜专化型(Fusarium oxysporum f. sp.momordicae Sun&Huang)侵染引起的一种严重制约苦瓜安全生产的土传病害。明确苦瓜枯萎病菌的致病机理对苦瓜枯萎病的防治具有重要的指导意义,但目前苦瓜枯萎病菌的致病机理尚不明确。前期分析苦瓜枯萎病菌强致病力菌株SD-1和弱致病力菌株SD-V(携带真菌病毒)转录组差异表达基因时,发现Ⅱ型卤酸脱卤酶(FoHAD-typeⅡ)基因在SD-V菌株中表达量显著下调,推测该基因与苦瓜枯萎病菌的致病性相关。本研究根据同源重组的原理,利用分割标记法(Split-Marker PCR)获得了FoHAD-typeⅡ基因的融合片段,分别通过PEG介导的原生质体转化和农杆菌介导的遗传转化获得该基因的敲除突变体和回补突变体,并对敲除和回补突变体的生物学特性和致病力进行了分析。结果表明,敲除突变体的生长速率和产孢量与野生型菌株相比没有显著差异,菌丝尖端形态和孢子形态也无明显差异,但气生菌丝减少,对渗透胁迫耐受性降低,致病力显著下降;回补突变体的生物学性状和致病力与野生型菌株一致。表明FoHAD-typeⅡ基因...     

大丽轮枝菌效应蛋白VdSRP2的功能分析

为明确效应蛋白VdSRP2在大丽轮枝菌Verticillium dahliae中的生物学功能,从大丽轮枝菌落叶型菌株V592中克隆VdSRP2基因并进行生物信息学分析,利用酵母转化酶分泌系统对其信号肽活性进行测定,采用实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qPCR)技术分析VdSRP2基因在大丽轮枝菌中的表达模式,并以V592菌株为材料获得VdSRP2基因的敲除突变体和过表达体菌株,通过表型分析和致病性测定确定VdSRP2基因的生物学功能。结果显示,VdSRP2基因编码232个氨基酸,含有5个半胱氨酸残基,N-端信号肽具有分泌活性,为真菌的典型效应蛋白;VdSRP2基因主要在大丽轮枝菌菌丝和微菌核中表达,其中经棉花根系诱导培养24 h时表达量最高;与野生型菌株V592相比,VdSRP2基因敲除导致大丽轮枝菌的产孢量和孢子萌发率显著下降,不能形成微菌核,对棉花的致病力明显减弱;但VdSRP2基因敲除不影响大丽轮枝菌的穿透能力;VdSRP2基因在本氏烟和棉花叶片瞬时表达不会诱导细胞死亡。表明VdSRP2是大丽轮枝菌微菌核形成必需...     

十字花科黑腐病菌hrp基因致病功能分析

通过对Xcc 8004菌株的hrp基因进行逐一敲除,系统研究单个hrp基因对Xcc致病性的贡献。结果表明,9个hrc(hypersensitive response and conserved)基因单独突变后在满身红萝卜上的致病性和在辣椒ECW-10R上激发HR的能力完全丧失;9个hrp基因中,hrpW突变后在辣椒ECW-10R上仍能产生HR,满身红萝卜上致病性减弱,其余hrp基因突变后致病性和过敏反应均丧失;4个hpa(hrp associated protein)基因突变后,hpaA和hpaB突变体完全丧失在满身红萝卜上的毒性也不能在辣椒ECW-10R上引起HR,hpa1和hpaP突变后致病性和HR显著减弱。另外,通过RT-PCR对Xcc 8004 hrp基因簇的每个基因受hrpX和hrpG的调控情况进行分析,结果表明所有hrp基因在不同程度上都受到hrpG、hrpX的正向调控。     

苹果树腐烂病菌VmMFS1~VmMFS3基因的功能分析

为绿色持久防控苹果树腐烂病,该研究分析苹果树腐烂病菌Valsa mali的3个主要协同转运蛋白超家族（major facilitator superfamily,MFS）编码基因的氨基酸序列特征,利用实时荧光定量PCR （quantitative real-time PCR,RT-qPCR）技术分析这3个基因在苹果树腐烂病菌侵染阶段的表达水平,通过构建这3个基因的缺失突变体和回补菌株分析其在病原菌营养生长、致病力和非生物胁迫应答等方面的功能。结果表明,这3个基因的氨基酸序列均具有MFS保守结构域,将其命名为VmMFS1~VmMFS3; VmMFS1和VmMFS2的进化距离较近,均与VmMFS3的进化距离较远;在苹果树腐烂病菌侵染过程中VmMFS1~VmMFS3基因表达均显著上调;与野生型03-8菌株相比,VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体的菌落形态无明显差异,但生长速度下降; VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体的致病力均显著降低; VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体对H₂O₂胁迫的敏感性无明显变化,但对NaCl胁迫更敏感;基因回补后基因缺失突变体的表型缺陷能恢复到野生型菌株的水平。     

西瓜噬酸菌中C-di-GMP代谢相关基因Aave_2620的功能研究

 环鸟苷二磷酸(cyclic diguanylate,c-di-GMP)是一种广泛存在于植物病原细菌中的第二信使,调控细菌多种生物学功能,从而影响病原细菌的致病性,但其在西瓜噬酸菌中的研究还未见报道。本实验以Aac5菌株为研究对象,通过构建c-di-GMP代谢相关基因Aave_2620缺失突变株和互补菌株,从其致病能力及其生长能力两部分进行测定,探究此信号途径是否在西瓜噬酸菌中调控致病机制。结果表明,基因Aave_2620的缺失显著降低Aac5菌株致病力、生物膜形成能力和生长能力,减弱烟草过敏性反应以及运动能力,互补菌株表型基本得到恢复。基因Aave_2620的缺失显著影响三型分泌系统相关基因、毒性相关基因以及鞭毛及趋化性相关基因在西瓜噬酸菌中的表达量。以上结果表明c-di-GMP代谢相关基因Aave_2620与西瓜噬酸菌的致病密切相关。     

西瓜噬酸菌Ⅲ型分泌系统hrcQ基因功能分析

Ⅲ型分泌系统(type Ⅲ secretion system,T3SS)是影响西瓜噬酸菌Acidovorax citrulli致病性的重要因素,hrcQ作为T3SS的保守基因,在组成和维持该系统功能方面扮演着重要角色,但hrcQ在西瓜噬酸菌中的具体生物学功能尚不明确。本试验以西瓜噬酸菌Aac5菌株为研究对象,通过基因敲除、致病力及相关表型测定等,解析了hrcQ基因的功能。结果表明:hrcQ缺失导致Aac5菌株对寄主的致病能力丧失,运动性及生物膜形成能力降低,并丧失了引起烟草过敏性反应能力;hrcJ和hrcR基因在hrcQ缺失突变株中的表达量下调,hrcQ对hrcJ和hrcR基因均为正调控。表明hrcQ在维持西瓜噬酸菌致病能力中起着不可或缺的作用。     

群体感应系统对甜瓜果斑病菌MH21致病力的影响

 以N-乙酰高丝氨酸内酯（N-acyl-homoserine lactone, AHL）为信号分子的群体感应（quorum-sensing, QS）系统是很多病原细菌的重要致病性调控因子。本文自甜瓜果斑病菌——西瓜食酸菌（Acidovorax citrulli）菌株MH21中克隆到AHL信号合成基因luxI_MH21,并构建了其缺失突变体MΔluxI_MH21及转化有AHL信号降解酶编码基因aiiA和aidH的工程菌株MAiiA和MAidH。信号检测结果显示MΔluxI_MH21、MAiiA和MAidH菌株均无AHL信号产生,同时细菌的游动能力及在基本培养基中的生长速率均显著下降,但对细菌生物膜形成和在非寄主植物烟草上诱导过敏性坏死反应的能力没有影响。盆栽条件下,经低浓度（10⁴ CFU/mL）MΔluxI_MH21、MAiiA和MAidH菌株处理的甜瓜种子萌发后幼苗死亡率显著低于野生型MH21和luxI_MH21基因互补菌株MΔluxI_MH21HB的处理;而高浓度细菌（10⁸ CFU/mL）处理种子后,除MAidH菌株处理引起的死苗率明显低于野生型MH21处理,其他菌株与MH21没有显著差异。子叶注射试验也得到相似的结果,以低浓度细菌（10⁴ CFU/mL）注射甜瓜子叶后发现MΔluxI_MH21、 MAiiA和MAidH菌株甜瓜子叶中的繁殖速率及对子叶的致病力与野生型MH21相比均显著下降;而高浓度细菌（10⁸ CFU/mL）处理子叶时,MΔluxI_MH21和MAiiA菌株与野生菌MH21相比致病力无显著差异,仅有MAidH菌株的致病力明显下降。说明QS系统影响菌株MH21在低细菌浓度下对甜瓜幼苗的致病力,这种作用可能与影响细菌生长有关。     

西瓜噬酸菌hflX基因功能分析

为明确GTP结合蛋白基因hflX在西瓜噬酸菌Acidovorax citrulli中的功能尤其是对该菌致病力的影响,以西瓜噬酸菌Aac5菌株为材料获得hflX基因的缺失突变菌株及互补菌株,通过对致病力等表型以及相关基因表达量的测定初步探究西瓜噬酸菌hflX基因的功能。结果显示,同野生型菌株Aac5相比,缺失突变菌株的致病力显著下降,III型分泌系统基因hrpG和hrpE的表达量显著下调,仅为野生型菌株表达量的54.99%和27.39%;hflX基因的缺失并未影响其引起烟草过敏性坏死反应的能力;但缺失突变菌株的运动能力显著下降,鞭毛基因fliR和fliC的表达量显著下调,仅分别为野生型菌株的37.04%和29.68%。此外,缺失突变菌株的生物膜形成能力相较于野生型菌株显著增强了26.32%,同时,其体外生长能力也有所增强。表明hflX基因可能通过调控III型分泌系统基因hrpG和hrpE、鞭毛基因fliR和fliC的表达以及运动能力来影响西瓜噬酸菌Aac5菌株的致病力。     

Tn5 transposon mutagenesis in Acidovorax citrulli for identification of genes required for pathogenicity on cucumber

An Acidovorax citrulli–cucumber pathosystem was established through which A. citrulli mutants with altered pathogenicity, generated by transposon mutagenesis, were identified on cucumber cotyledons. The A. citrulli group I strain FC440 was shown to grow faster in cucumber leaf tissues than a group II strain and was used for Tn5 transposon mutagenesis. A total of 2100 Tn5 insertional mutants were generated, and analysis of the mutant library showed that the transposon insertions were single, independent and stable. A conserved non‐flagellar type III secretion system (NF‐T3SS) ATPase gene hrcN was identified and confirmed to be essential for pathogenicity and functionality of NF‐T3SS in A. citrulli. Comparative sequence analysis of the HrcN protein and its homologues in other representative bacterial plant pathogens revealed that the NF‐T3SS of A. citrulli is close to that of Ralstonia solanacearum and Xanthomonas campestris, but distant from that of Pseudomonas syringae and Erwinia amylovora. The generated Tn5 insertional mutant collection is valuable for identification of genes required for A. citrulli pathogenesis, and the established A. citrulli–cucumber pathosystem will facilitate an improved understanding of A. citrulli biology and pathology.     

瓠瓜果斑病症状及其病原菌的鉴定

为有效防控瓠瓜果斑病,自浙江省象山县田间采集具有典型果斑病症状的瓠瓜样本,对其进行病原菌分离、形态观察、致病性测定及分子生物学鉴定,并利用特异性引物PL1/PL2 PCR扩增和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（matrix assisted laser desorption ionization time-of-flight massspectrometry,MALDI-TOF-MS）技术对其病原菌进行亚群鉴定。结果表明：瓠瓜果斑病田间典型症状是发病叶片和果实上病斑由水渍状小斑点逐渐发展为伴有黄色晕圈的褐色不规则病斑,果实腐烂、有臭味。通过菌体形态和培养特性观察、PCR鉴定、16S rDNA序列分析和7个看家基因的系统发育分析将其病原菌鉴定为西瓜噬酸菌Acidovorax citrulli。从瓠瓜上分离的菌株均属于西瓜噬酸菌亚群I,从西瓜上分离的菌株均属于西瓜噬酸菌亚群II。     

西瓜品种资源抗细菌性果斑病苗期鉴定

为筛选高抗瓜类细菌性果斑病的西瓜资源,以24份西瓜品种资源为试材,采用苗期喷雾接种法分别接种分离自甜瓜上的瓜类嗜酸菌Acidovorax citrulli菌株pslb96和ZZ-1,鉴定各品种资源对瓜类细菌性果斑病的苗期抗性。结果表明,24份西瓜品种资源中未发现有对2株菌株表现免疫的材料,有7份资源对菌株pslb96表现高抗,12份资源对菌株ZZ-1表现高抗;9份资源对菌株pslb96表现中感或感病,7份资源对菌株ZZ-1表现中感和感病;对2株菌株均表现高抗的品种资源有野生型种质资源A9及商品种华欣、申蜜968、申选958和申抗988,占总品种资源的20.83%。部分品种资源A4、A13和申蜜7号对菌株pslb96和ZZ-1的抗性表现出明显的差异,表明相同寄主来源的2株不同菌株致病力存在差异。     

稻瘟病菌MoCOS1基因调控MoCMR1基因表达的研究

 以往研究证明MoCOS1可能是一个新型的转录因子,其突变体不产生分生孢子,黑色素合成明显减少。经过RNA-Seq分析,发现受MoCOS1调控的基因达到442个,其中MoCMR1的表达水平受到MoCOS1的下调。本研究中通过实时定量PCR进一步证实MoCOS1基因突变导致MoCMR1基因表达水平下降。基因MoCMR1突变后,黑色素产量略有减少,但分生孢子形态及产量和MoCOS1的表达量没有发生变化。     

枯草芽胞杆菌NCD-2中调控因子PhoP对fengycin合成的调控作用

 PhoR/PhoP双因子调控系统是枯草芽胞杆菌中一个重要的全局性调控系统, 在低磷环境下, 感应激酶PhoR自磷酸化, 并且将获得的磷酸基团转移到调控因子PhoP上, 从而激活PhoP的调控活性。为了明确调控因子PhoP对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中主要抑菌活性物质-fengycin合成能力的调控作用, 本研究通过同源重组技术缺失突变NCD-2菌株中的phoP基因, 拮抗活性测定结果表明, phoP基因缺失菌株显著降低了对立枯丝核菌的抑菌活性。通过快速蛋白质液相色谱(FPLC)技术比较了NCD-2菌株野生型及其phoP基因突变子fengycin的合成能力, 结果证明, phoP基因突变菌株降低了fengycin的合成能力。对突变子进行phoP基因互补发现, 互补phoP基因可使突变子的相关性状恢复到野生型菌株水平。以上结果证明, phoP基因对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中fengycin的合成具有正调控功能。     

一个推测的野油菜黄单胞菌Ⅲ型分泌效应子基因XopXccP对寄主植物的致病性分析

 野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)是一种在全球范围内引起十字花科植物黑腐病的重要病原细菌。Xcc中效应蛋白与植物互作机理的研究还不够全面, 在已经测序的菌株Xcc 8004中, Xc_2994基因预测编码一个III型分泌效应蛋白XopXccP, 其生物学功能尚不清楚。为了探索XopXccP的生物学功能, 我们构建了Xcc 8004菌株的XopXccP基因缺失突变体, 结果发现XopXccP基因缺失后, 病原菌在多个甘蓝、花椰菜以及模式植物拟南芥(Col-0)上的致病性显著下降, 甚至几乎不致病。同时, 采用农杆菌侵染拟南芥花序的转化方法, 获得了转XopXccP基因拟南芥纯系, 经过诱导效应蛋白XopXccP在拟南芥中表达, 发现转基因拟南芥出现类似病斑的细胞死亡。本研究结果初步证明, XopXccP是一种毒性蛋白, 是Xcc 8004对多数十字花科植物致病所必须的。     

Bacterial fruit blotch of melon: screens for disease tolerance and role of seed transmission in pathogenicity

Bacterial fruit blotch (BFB) of cucurbits, caused by Acidovorax avenae subsp. citrulli, is a serious threat to the watermelon and melon industries. To date, there are no commercial cultivars of cucurbit crops resistant to the disease. Here we assessed the level of tolerance to bacterial fruit blotch of various commercial cultivars as well as breeding and wild lines of melon, using seed-transmission assays and seedling-inoculation experiments. Selected cultivars were also tested in a greenhouse experiment with mature plants. All tested cultivars/lines were found to be susceptible to the pathogen, and most of them showed different responses (relative tolerance vs. susceptibility) in the different assays; however, some consistent trends were found: cv. ADIR339 was relatively tolerant in all tested assays, and cv. 6407 and wild lines BLB-B and EAD-B were relatively tolerant in seed-transmission assays. We also provide evidence supporting a strong correlation between the level of susceptibility of a cultivar/line and the ability of the pathogen to adhere to or penetrate the seed. To the best of our knowledge, this is the first attempt to assess melon cultivars/lines for bacterial fruit blotch response.     

水稻白叶枯病菌酸性还原酮加双氧酶的鉴定分析

 酸性还原酮加双氧酶(ARD)催化很多原核和真核生物中的甲硫氨酸急救途径(MSP)倒数第二步。本研究鉴定了水稻白叶枯病菌Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)中的酸性还原酮加双氧酶, 命名为xard。Xoo 菌株PXO99^A、MAFF311018和KACC10331中的xard核苷酸序列完全相同。xard基因突变菌株在甲硫基腺苷(MTA)为唯一硫源时不能正常生长。这一结果证明Xard在MSP中起作用。xard突变体和野生型菌株PXO99^A 接种水稻IR24后病斑长度数据表明该基因突变对Xoo在水稻上的毒性没有影响。