sacB介导的绿针假单胞菌YL-1遗传操作方法

绿针假单胞菌Pseudomonas chlororaphis YL-1是从大豆根围分离获得的，对多种病原细菌和病原真菌有较强抑制作用。为了探明绿针假单胞菌YL-1生防相关基因的功能，本研究以嗜铁素转录调控因子PvdS编码基因为对象，建立了一套基于负选择标记基因sacB的绿针假单胞菌无标记基因敲除技术，构建重组质粒pEX18-pvdS，通过改良的细菌接合转移技术将重组质粒导入野生型菌株YL-1中，利用同源重组技术获得缺失突变株ΔpvdS。生防相关性状研究结果表明，与野生型菌株YL-1相比，突变株ΔpvdS泳动能力和生长能力未发生改变，但是群集运动能力显著下降。同时突变株ΔpvdS合成嗜铁素的能力也显著下降，pvdS基因互补后突变株能恢复合成嗜铁素的功能。本文结果表明，已成功建立了适用于YL-1的基因定向敲除技术和功能基因互补体系，为深入研究YL-1的生防机制奠定了重要基础。     

贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis YL2021嗜铁素合成基因dhbC的功能研究

贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis YL2021是一株对多种病原细菌均有良好防治效果的生防菌,基因组中含有完整的儿茶酚型（2,3-Dihydroxybenzoate,DHB）嗜铁素合成基因簇。为了探明贝莱斯芽胞杆菌YL2021嗜铁素的功能,本研究以嗜铁素合成基因dhbC为对象,构建重组质粒pMD19-dhbc（cm）,利用同源重组技术获得突变株ΔdhbC。生防相关性状研究结果表明,与野生型菌株YL2021相比,突变株ΔdhbC泳动能力和生物膜形成能力明显下降,但是群集运动能力未发生改变。在营养丰富的LB培养基中,野生型菌株YL2021和突变株ΔdhbC均不产生嗜铁素,生长能力未发生改变,室内抑菌能力相当;但在缺铁M9培养基中,野生型菌株YL2021能产生儿茶酚型嗜铁素,生长缓慢,对供试细菌有较强的抑菌作用,突变株ΔdhbC不能产生嗜铁素,生长能力明显下降,完全丧失抑菌能力。本文结果表明,缺铁条件下,dhbC基因是贝莱斯芽胞杆菌YL2021嗜铁素生物合成的关键基因,嗜铁素是菌株YL2021发挥生防作用的重要抑菌物质。     

荧光假单胞杆菌的嗜铁素是控制桉树灰霉病的主要因子

 本文对3个假单胞杆菌菌株(Pseudomonas spp.)及其嗜铁素(pseudobactin siderophore)缺失突变体防治桉树灰霉病进行了研究.平板拮抗活性测定表明,荧光假单胞杆菌(P.fluorescens) WCS374r菌株和恶臭假单胞杆菌(P.putida) WCS358r菌株通过对铁离子的竞争抑制灰霉菌的生长.在接种灰霉病菌之前10 h将WCS358r、WCS374r和WCS417r施用于受伤的桉树叶片后,可分别降低发病率48.9%、58.3%和40.3%;当将3种生防菌分别与灰霉病菌混合后接种桉树叶片,WCS358r和WCS374r仍然能够显著地降低发病率;在接种灰霉病菌12 h后再施用生防菌,WCS358r和WCS374r对病菌仍具有一定的抑制作用,而在24 h后施用生防菌,3个菌株均未表现显著的防治效果.WCS358r和WCS417r的嗜铁素缺失突变体无防病作用,而WCS374r的嗜铁素缺失突变体虽然还能有效地防治灰霉病,但与WCS374r相比,防病效果减弱.本试验结果说明假单胞杆菌的嗜铁素是控制桉树灰霉病的重要因子.     

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。     

吡咯伯克霍尔德氏菌JK-SH007产嗜铁素的相关基因克隆及条件优化

为了明确吡咯伯克霍尔德氏菌Burkholderia Pyrrocinia JK-SH007是否产嗜铁素，揭示其生防机制，本文通过CAS检测该菌株产嗜铁素的能力，并对其嗜铁素合成相关基因cepR进行克隆及序列分析，同时采用单因素试验及响应面法对菌株JK-SH007产嗜铁素条件进行优化。结果表明，菌株JK-SH007具有明显的产嗜铁素能力，其嗜铁素合成相关基因cepR大小为720 bp，与B.pyrrocinia（EU034001）的亲缘关系最近，同源性为99%，两者序列相似性为97%，13个位点出现SNP；另外菌株JK-SH007 cepR基因编码的氨基酸序列有3个氨基酸发生了替换，两者一致性为97%。该菌产嗜铁素最优培养时间是15 h、pH 8、转速200 r/min、最佳碳源和氮源分别是甘油和氯化铵；PB试验筛选出影响该菌株产嗜铁素的关键性因素分别是pH、加碳量、加氮量；CCD试验结果显示，pH和加氮量的交互作用较明显；最终采用Design-Expert软件分析出菌株JK-SH007产嗜铁素最佳方案为碳源加入量15.00 g/L、氮源加入量10.50 g/L、温度30℃、pH 7.36，优化后菌株产嗜铁素能力由18.59提升到37.86，响应面优化产嗜铁素条件的效果是显著的，嗜铁素产量得到明显提高。     

III型分泌系统是欧美杨溃疡病菌Lonsdalea quercina重要的致病因子

 欧美杨溃疡病是由Lonsdalea quercina(原称Brenneria quercina,Erwinia quercina)引起的一种细菌性病害,2005年首次在我国河南发现,对我国杨树产业造成了严重影响。菌株N-5-1是从河南濮阳自然发病杨树枝条上分离到的致病菌株。根据N-5-1菌株全基因组测序的初步结果分析,发现N-5-1具有完整的III型分泌系统(Type III secretion system,T3SS)。该系统与植物病原菌Erwinia amylovora CFBP1430和Dickeya dadantii 3937的T3SS高度相似,共由26个基因编码,共约23 kb,其中9个为保守的hrc基因。将L. quercina N-5-1菌株T3SS中保守的结构基因hrcV进行缺失突变,生物测定发现ΔhrcV突变体对“中林46杨”(Populus ×euramericana ‘Zhonglin 46’)2年生枝条的致病力明显下降,而互补菌株HBhrcV致病力与野生菌株保持一致。表明该菌中T3SS是病原细菌重要的致病性因子。菌株N-5-1中hrcV基因的突变导致诱导烟草过敏性坏死反应能力丧失,但并没有影响菌株的生长速率、游动性和生物膜的形成。本研究首次证明了L. quercina N-5-1菌株的T3SS是重要的致病因子。     

小麦全蚀病生防细菌的筛选和鉴定

为获得对小麦全蚀病菌有良好拮抗效果的生防菌株,分别从河南省商丘市及驻马店市小麦全蚀病发生田块中采集小麦根际土样,采用稀释平板涂布法共分离到1051株细菌,通过与全蚀病菌G1037菌株进行平板对峙筛选,最终获得9株具有明显拮抗效果且生长状况良好的菌株。16S rDNA序列比对及生理生化性状分析结果表明：菌株P155、P154、P16及P147为荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens,菌株P188和P97为恶臭假单胞菌Pseudomonas putida,菌株LY3为产酶溶杆菌Lysobacter enzymogenes,菌株S38为嗜根寡养单胞菌Stenotrophomonas rhizophila,菌株B20为洋葱伯克霍尔德Burkholderia cepacia。产抗生素相关基因的检测结果发现,菌株P147含吩嗪和硝吡咯菌素合成基因,菌株B20含硝吡咯菌素合成基因。除B20、LY3、S38和P147外,其余菌株均可产生嗜铁素。9株细菌都产蛋白酶。除P97、B20和S38外,其余菌株均可产脂肽类物质。盆栽试验结果表明,9株生防菌对小麦全蚀病都具有较好的防治效果,菌株P155和P154的防治效果最好,相对防效分别为67.11%和63.82%,略高于3%的苯醚甲环唑种衣剂的防治效果。研究结果表明这些细菌具有作为小麦全蚀病生防菌的潜力。     

丁香假单胞菌III型分泌系统组分HrpH酶学功能解析

 III型分泌系统(T3SS)是植物病原细菌的主要致病系统,负责分泌和转运效应蛋白。T3SS结构的形成需要跨越由肽聚糖包被的细菌细胞壁周质层。HrpH是丁香假单胞菌T3SS特化的裂解性转糖基酶。本研究通过原核表达纯化了HrpH及其相关结构域蛋白,发现HrpH具有结合肽聚糖的能力,其中SLT结构域是肽聚糖结合的关键功能域,第148位的谷氨酸是结合的关键位点。进一步研究发现HrpH能够抑制丁香假单胞菌番茄致病变种DC3000(Pst DC3000)的生长,透射电镜显示,HrpH蛋白处理Pst DC3000使其细胞壁的完整性受损。以上研究结果表明HrpH通过裂解细胞壁、结合肽聚糖从而协助T3SS穿透细菌细胞壁形成超分子复合体。     

洋葱伯克霍尔德氏菌JX-1防治番茄青枯病机理的初步分析

本研究分离得到一株对茄科雷尔氏菌Ralstonia solanacearum具有明显拮抗作用的根围细菌JX-1，其温室防治番茄青枯病的防效达80.89%。形态学、生理生化、16S rDNA序列和gyrB序列分析表明，该菌株属于洋葱伯克霍尔德氏菌Burkholderia cepacia。生防相关性状分析表明，菌株JX-1可产生嗜铁素、蛋白酶等抗菌物质。抗生素合成相关基因分析发现，菌株JX-1还可能产生硝吡咯菌素和藤黄绿脓菌素。转座子随机突变获得2株明显影响菌株JX-1拮抗能力的突变菌株，其中突变体M1710对茄科雷尔氏菌拮抗作用完全消失，序列分析表明Tn5破坏了与非核糖体寡肽产生相关基因tlpks/nrps；而突变体M645则对茄科雷尔氏菌的拮抗作用显著增强，序列分析表明Tn5破坏了gntR基因。上述结果表明，菌株JX-1可产生多种次生代谢产物，并且tlpks/nrps基因和gntR基因在防治番茄青枯病过程中起到重要调整作用。     

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。     

葡萄霜霉病生防菌甲基营养型芽胞杆菌T3的鉴定及其防治效果

为了获得对葡萄霜霉病具有拮抗效果的生防菌株,本研究通过平板稀释法从葡萄园土壤中分离细菌,采用离体叶片混合点样法筛选拮抗菌,并进行了田间防效试验。根据菌株的形态学及16S rDNA序列分析对其进行鉴定,并检测了菌株T3的代谢产物。在分离获得的31株细菌中,菌株T1-2和T3发酵液对葡萄霜霉病菌的室内抑制率与对照枯草芽胞杆菌CN181一致,均为100%;2次田间试验均表明,在7 d时,清水对照的病情指数增加值平均为44.3,菌株T3发酵液的病病情指数增加值平均为21.0,对葡萄霜霉病的相对防治效果为52.4%,与菌株CN181发酵液无显著差异。经鉴定,菌株T3为甲基营养型芽胞杆菌Bacillus methylotrophicus,且该菌株在代谢过程中可产生蛋白酶、纤维素酶和嗜铁素等抑菌物质。研究结果表明,菌株T3对葡萄霜霉病菌具有强烈的抑制作用,并对葡萄霜霉病具有较好的防治效果。     

7种检疫性植物病原黄单胞菌III型分泌系统和效应蛋白编码基因的差异性分析

 γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)的黄单胞菌属(Xanthomonas)的大多数种类可引起植物病害,多数是我国检疫对象。与其他革兰氏阴性植物病原细菌一样,植物病原黄单胞菌可通过高度保守的III型分泌系统(type-III secretion system, T3SS)分泌效应蛋白(T3SS-secreted effectors, T3SEs)进入植物细胞,在非寄主植物和抗病寄主植物上产生过敏反应(hypersensitive response, HR)以及在感病寄主植物上具有致病性。尚不清楚哪些种类的黄单胞菌具有T3SS和缺少哪些T3SE是否可作为检疫的依据。搜集7种检疫性植物病原黄单胞菌,通过PCR和Southern杂交试验结果发现:香蕉细菌性青枯病菌(X. campestris pv. musacearum)的ICMP287和ATCC49084菌株、甘蔗流胶病菌(X. axonopodis pv. vasculorum)ATCC13901菌株、洋葱细菌性叶枯病菌(X. axonopodis pv. allii)的LMG576和LMG578菌株中不含有tale基因,并且ATCC13901菌株既不含有T3SS基因也不含有hpa1和xopQ基因;菜豆细菌性疫病菌(X. campestris pv. phaseoli)ATCC49119菌株不含有hpa1基因。相应地,推测含有2~12个tale基因的黄单胞菌有:大豆斑疹病菌(X. axonopodis pv. glycines)ICMP5732和ATCC43911菌株、豌豆细菌性疫病菌(X. axonopodis pv. vignicola)ATCC11648菌株、棉花细菌性角斑病菌(X. campestris pv. malvacearum)ATCC12131和(X. campestris pv. phaseoli)ATCC49119菌株。大豆细菌性斑疹病菌ATCC43911菌株尽管含有hpa1、xopQ和hrcC基因,但在非寄主烟草上不能激发HR反应;而甘蔗流胶病菌ATCC13901菌株不含有hpa1、xopQ和hrcC基因,却激发烟草产生HR反应。这些结果对于分析比较不同植物病原黄单胞菌的致病性因子和设计特定的植物检疫靶点提供了科学线索。     

链霉菌XG40的鉴定及其对琯溪蜜柚黑斑病的防效

为筛选出对琯溪蜜柚黑斑病菌有拮抗效果的生防菌株,本研究采用平板对峙法和牛津杯法分离筛选植物根际土壤放线菌,共分离纯化得到12株能够拮抗蜜柚黑斑病菌Phyllosticta citriasiana的放线菌菌株,其中菌株XG40对蜜柚黑斑病菌的拮抗能力最强,抑菌带宽度为16.3 mm。根据形态特征、生理生化特征以及16S rDNA、recA、rpoB、gyrB序列分析,将菌株XG40确定为小串链霉菌Streptomyces catenulae。抗菌谱试验结果表明,菌株XG40的发酵液对番茄叶霉病菌、蜜柚炭疽病菌、蜜柚黑点病菌等12种植物病原真菌和2种植物病原细菌也有较好的拮抗作用,抗菌性能广谱高效。菌株XG40对黑斑病菌的抑菌机制表现为受抑制菌丝发生畸变、粗细不均匀、大量断裂,其发酵液能使黑斑病菌孢子内含物消解并产生液泡。防效测定结果表明,菌株XG40发酵液对室内离体果实黑斑病的预防效果和治疗效果分别为83.52%和78.87%;对田间果实黑斑病的预防效果和治疗效果分别为78.91%和71.15%。因此,菌株XG40可作为防治蜜柚黑斑病的生防材料,具有良好的开发价值和应用前景。     

猕猴桃溃疡病菌Ⅲ型效应蛋白HopAZ1功能研究与互作蛋白鉴定

细菌Ⅲ型分泌系统可向寄主植物细胞分泌多种效应蛋白,在丁香假单胞菌猕猴桃致病变种(Psa)侵染猕猴桃致病中发挥关键作用.但是,尚不清楚Psa如何利用这些效应蛋白与寄主互作.Psa的5个生物型群体具有不同种类的效应子,但其中共有的14个效应子可能是参与病菌与寄主亲和互作的关键因子.本研究系统调查了其中HopAZ1的功能.结...     

水稻条斑病菌hrpD5基因在致病性中的功能分析

水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)成功侵染水稻主要依靠其III型分泌系统(Type III secretion system,T3SS)分泌的效应蛋白。T3SS由hrp-hrc-hpa基因编码,其中主要的hrp和hrc基因突变,病原菌将丧失在寄主水稻上的致病性和非寄主烟草上的过敏性反应(hypersensitive response,HR)。hrpD5基因位于hrp基因簇hrpD操纵单元的第5个基因,在致病性中的功能未知。本研究构建了Xoc的hrpD5缺失突变体RΔhrpD5。植物接种试验显示,RΔhrpD5丧失了对寄主水稻的致病性和在非寄主烟草上激发HR反应的能力;功能互补子虽然能够恢复这2种表型,但是,与野生型菌株相比,其在感病水稻上的毒性显著降低,在非寄主烟草上形成延迟的HR反应;荧光定量PCR结果显示:hrpD5缺失影响其下游hrpD操纵单元基因hrpD6、hrpE和hpaB以及HrpX操纵单元基因hrpF和hrpB1的表达;同时,hrpD5缺失降低了hrpX的mRNA水平,但是不影响hrpX的启动子活性;酵母双杂交结果显示,HrpD5蛋白能够与HrpF蛋白的N端互作。这些结果暗示在Xoc中hrpD5不仅为主要的致病相关基因,而且调控主要的hrp调节基因hrpX的表达。HrpD5新功能的鉴定将为解析T3SS在致病性中的功能提供线索。     

芹菜细菌性软腐病病原的分离与鉴定

 由植物病原细菌引起的芹菜软腐病在北京地区普遍发生,其中以顺义及通州区县较为严重。自发病芹菜茎段中分离细菌,通过接种芹菜进行致病性测定,确定了54个致病菌株。虽然菌株间致病力有一定的差异,但大多数菌株对芹菜致病力强。通过培养性状和菌体形态观察、生理生化反应和Biolog测定,结合胡萝卜软腐果胶杆菌Pectobacterium carotovorum 6个管家基因(pgi、rpoS、mdh、proA、mtlD、icdA)的基因扩增、序列测定和多基因联合系统发育分析,将病原菌鉴定为胡萝卜软腐果胶杆菌P. carotovorum的3个亚种。其中45个菌株为P. carotovorum subsp. odoriferum,频数为83.33%;6个菌株为P. carotovorum subsp. carotovorum,频数为11.11%;3个菌株为P. carotovorum subsp. brasiliensis,频数为5.56%。上述结果显示,北京地区芹菜细菌性软腐病的病原菌为胡萝卜软腐果胶杆菌P. carotovorum的3个亚种,其中以P. carotovorum subsp. odoriferum为优势种。     

青枯雷尔氏菌Ⅲ型分泌系统hrcN基因的功能分析

hrcN是植物病原菌Ⅲ型分泌系统基因（T3SS）的结构基因之一,对病原菌的致病力有重要影响。本研究克隆青枯雷尔氏菌CBM613的hrcN基因并作生物信息学分析,结果显示该基因长度为1320 bp,共编码439个氨基酸,预测HrcN蛋白无信号肽,无跨膜区域,整体呈弱亲水性,该蛋白为ATP酶,定位于细胞内膜和细胞质。基因敲除结果显示,菌株CBM613的hrcN突变体与野生型菌株在富营养培养基上的生长速率差异不明显,而在贫营养培养基上前者的生长速率显著快于后者。敲除hrcN基因后,青枯雷尔氏菌的运动能力无明显变化,生物被膜形成能力显著降低。以敲除突变型和野生型青枯雷尔氏菌株接种番茄,与后者相比,前者的致病力下降,病情指数降低,病程延长,但并未完全丧失致病力,表明hrcN基因是青枯雷尔氏菌致病性相关的重要基因。本研究为进一步探索青枯雷尔氏菌致病机制及防治具有重要意义。