西瓜噬酸菌ftsH基因功能分析

 AAA ATPase (ATPase associated with diverse cellular activities) 在西瓜噬酸菌的多种生命过程中发挥重要作用。AAA家族中的FtsH蛋白(filamentation temperature-sensitive H)是由ftsH基因编码的,参与生长、致病、环境应激反应、膜内在蛋白质量控制等过程的蛋白,但其在西瓜噬酸菌中的作用尚未明确。本实验以西瓜噬酸菌Aac5菌株为研究对象,通过构建基因缺失突变体,测定致病力等各项表型以及突变株中致病相关基因和其他AAA ATPase基因的表达量,初步探索西瓜噬酸菌中ftsH的功能,为FtsH蛋白的功能研究奠定基础。结果表明,ftsH缺失显著降低菌株致病力、运动能力、生物膜形成能力、生长能力和环境胁迫耐受能力,不影响烟草过敏性反应,显著影响西瓜噬酸菌致病相关基因、AAA ATPase基因以及热激转录因子σ³²的表达量。这表明ftsH基因的功能与西瓜噬酸菌的致病性和环境耐受性密切相关。     

西瓜噬酸菌ftsH基因功能分析

 AAA ATPase (ATPase associated with diverse cellular activities) 在西瓜噬酸菌的多种生命过程中发挥重要作用。AAA家族中的FtsH蛋白(filamentation temperature-sensitive H)是由ftsH基因编码的,参与生长、致病、环境应激反应、膜内在蛋白质量控制等过程的蛋白,但其在西瓜噬酸菌中的作用尚未明确。本实验以西瓜噬酸菌Aac5菌株为研究对象,通过构建基因缺失突变体,测定致病力等各项表型以及突变株中致病相关基因和其他AAA ATPase基因的表达量,初步探索西瓜噬酸菌中ftsH的功能,为FtsH蛋白的功能研究奠定基础。结果表明,ftsH缺失显著降低菌株致病力、运动能力、生物膜形成能力、生长能力和环境胁迫耐受能力,不影响烟草过敏性反应,显著影响西瓜噬酸菌致病相关基因、AAA ATPase基因以及热激转录因子σ³²的表达量。这表明ftsH基因的功能与西瓜噬酸菌的致病性和环境耐受性密切相关。     

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。     

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。     

西瓜噬酸菌效应蛋白AopK的功能研究

瓜类细菌性果斑病是西甜瓜产业中最重要病害之一,其病原菌西瓜噬酸菌的Ⅲ型分泌系统效应蛋白在致病过程中起重要作用。XopK为黄单胞菌效应蛋白,具有E3泛素连接酶活性,其在西瓜噬酸菌中的同源基因aopK鲜有研究。为鉴定效应蛋白AopK并探究其功能,本研究构建了西瓜噬酸菌AAC00-1菌株的aopK缺失突变株和互补菌株,发现基因aopK的缺失显著降低病原菌在西瓜幼苗上的致病力。通过AopK在本氏烟中的亚细胞定位实验,显示AopK定位于植物的细胞质膜。转录水平、外泌性及BAX共表达试验,证明aopK的表达受HrpX和HrpG正调控,其产物能够通过Ⅲ型分泌系统分泌到细胞外,并且能够抑制烟草叶片细胞中活性氧产生、胼胝质沉积以及细胞坏死产生,具有潜在抑制植物防卫反应的毒性功能。以上结果表明AopK为西瓜噬酸菌的Ⅲ型效应蛋白,研究结果为进一步探究其与寄主植物间的互作机理奠定了基础。     

西瓜噬酸菌MarR家族转录因子Aave_3922的功能研究

 MarR(Multiple antibiotic resistance regulator)家族转录因子是一种广泛存在于细菌及古细菌中的转录抑制子。MarR可通过调控毒力因子的表达来影响病原细菌的致病性,其调控机制独特,在不同菌中存在不同的调控网络。为明确其在西瓜噬酸菌中的功能及信号通路,以西瓜噬酸菌Aac5菌株为研究对象,构建MarR转录因子Aave_3922的缺失突变株及互补菌株,通过对表型及转录水平的测定,初步探究西瓜噬酸菌中MarR转录因子的功能及可能的调控网络。结果显示,与野生型Aac5菌株相比,突变菌株致病能力、生物膜形成能力、体内生长能力均显著下降,互补菌株有所恢复。同时,基因Aave_3922的缺失会显著影响三型分泌系统关键基因hrpX及hrcJ、毒性相关基因trbC、鞭毛及趋化性相关基因fliC及cheA、生物膜相关基因Aave_2620在西瓜噬酸菌中的表达量;与WT-hrpXpGUS相比,ΔAave_3922-hrpXpGUS的启动子活性显著减弱。以上结果表明Aave_3922基因可能通过参与hrpX的转录调控,以及调控生物膜形成来影响西瓜噬酸菌的致病能力。     

基于多重PCR技术的西瓜噬酸菌分组检测方法及其应用

瓜类细菌性果斑病是瓜类作物上重要的种传细菌性病害,其病原菌西瓜噬酸菌Acidovorax citrulli为我国进境植物检疫性有害生物,种子种苗带菌是病害长距离传播的重要来源,种子种苗的快速检测对病害综合防控具有重要的意义。根据寄主的差异西瓜噬酸菌分为两个组,Ⅱ组菌株比Ⅰ组菌株具有更高的铜制剂敏感性,因此,西瓜噬酸菌的分组检测可为病害田间防治中铜制剂的精准使用提供科学依据,避免化学农药的过量施用。本研究筛选了现有的西瓜噬酸菌种间特异性引物和种内分组特异引物,建立并优化了一个多重PCR体系,实现了通过一步试验,就能够准确将西瓜噬酸菌与近缘种和其他植物病原细菌区分开来,并直接鉴定到西瓜噬酸菌不同组。该多重体系可以从带菌种子浸泡液和感病植物组织研磨液中直接检测到西瓜噬酸菌的不同组,且稳定性好,具有应用于生产实践的潜力。     

西瓜噬酸菌铜代谢相关基因copZ功能分析

 瓜类细菌性果斑病(Bacterial fruit blotch,BFB)病原菌为西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli,Ac),主要为害西瓜、甜瓜等葫芦科作物,是瓜类生产上主要细菌性病害。目前生产上对该病害的防治手段主要以化学防治为主,其中铜制剂的防治效果较为显著。本研究以西瓜噬酸菌野生型菌株Aac-5中铜代谢相关基因copZ为对象,探究copZ基因缺失对西瓜噬酸菌抗铜性、生长能力等表型的影响;采用RT-qPCR技术测定在不添加和添加外源铜离子条件下,基因copZ缺失后对其他铜代谢相关基因表达量的影响。成功构建了西瓜噬酸菌copZ基因缺失突变菌株ΔcopZ和互补菌株ΔcopZ-comp。结果表明,野生型菌株Aac-5与ΔcopZ-comp菌株在添加1.25 mmol·L^-1 CuSO₄的生长能力与不添加CuSO₄相似,而ΔcopZ菌株的生长能力减弱;当添加CuSO₄至2.50 mmol·L^-1时,野生型菌株Aac-5、ΔcopZ菌株和ΔcopZ-comp菌株的生长能力均减弱。基因copZ缺失在不含铜和含铜条件下均能使西瓜噬酸菌生物膜形成能力减弱;在不含铜条件下基因copZ不影响西瓜噬酸菌的运动能力,在含有1.25 mmol·L^-1 CuSO₄的运动性培养基中各菌株运动能力丧失。ΔcopZ菌株在西瓜子叶内的生长能力相较于野生型菌株Aac-5显著增强,但在西瓜幼苗上的致病力差异不显著,仍具有引起烟草过敏性反应的能力。在不同铜浓度处理后,铜代谢相关基因cueR、copA表达量在野生型菌株中的变化趋势与ΔcopZ菌株存在差异;基因cusA、hylD在野生型菌株中表达量变化趋势与ΔcopZ菌株一致。这表明基因copZ在西瓜噬酸菌铜代谢过程中具有重要作用。     

西瓜噬酸菌Ⅲ型分泌系统hrcS基因功能分析

为明确编码Ⅲ型分泌系统（typeⅢsecretion system,T3SS）中重要核心蛋白的hrcS基因对西瓜噬酸菌Acidovorax citrulli致病力的影响,以西瓜噬酸菌野生型菌株Aac5为对象,通过基因敲除构建hrcS基因缺失突变菌株ΔhrcS及其互补菌株ΔhrcS-comp,测定其致病力及致病相关基因表达量、烟草过敏性反应能力、运动能力及运动能力相关基因表达量、生物膜形成能力和离体生长能力。结果显示,与野生型菌株Aac5相比,hrcS基因缺失突变菌株丧失了对寄主的致病能力和引起非寄主烟草过敏性反应能力,运动能力显著增强了191.75%,生物膜形成能力显著下降了43.90%,离体生长能力在达到对数期后呈下降趋势。hrcS基因缺失使西瓜噬酸菌T3SS中hrpG、hrpX和hrpE基因以及鞭毛fliC基因表达量显著上调,分别为野生型菌株的2.27倍、2.38倍、1.26倍和1.77倍,hrcQ基因表达量显著下调,仅为野生型菌株的50.75%。表明hrcS基因在维持西瓜噬酸菌致病能力中发挥着重要作用。     

西瓜噬酸菌铁吸收调控因子furA的功能研究

 铁吸收调控因子(Ferric uptake regulator,Fur)是细菌中主要调控铁代谢的重要调控蛋白,也影响氧化应激和致病性。生物信息学分析显示,西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli,Ac)中存在2个Fur蛋白,其生物学功能未知。本文以其中之一的furA为研究对象,通过同源重组原理,构建了野生型菌株Aac5的furA缺失菌株ΔfurA和互补菌株ΔfurAcomp,并进行了致病力和其他相关生物学表型的测定。结果显示,furA缺失后,显著降低了Ac对西瓜、甜瓜的致病力、运动能力、产铁载体能力,提高了生物膜形成能力、以及对Fe³⁺、过氧化氢和链黑菌素的敏感性;基因表达量分析结果显示,furA影响与铁代谢、应激反应和致病性相关基因的表达。综上所述FurA在Ac致病过程、铁代谢和其他表型中起着重要的调控作用。     

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。     

LuxR家族调控因子 LuxR-2460 对西瓜嗜酸菌致病力及生物膜形成的调控

 LuxR家族的调控因子在革兰氏阴性细菌中起重要作用。对西瓜嗜酸菌一个LuxR家族的调控因子 LuxR-2460的调控作用进行研究。生物信息学分析表明该调控因子有2个保守结构域:N-末端为REC 结构域,C-末端为HTH 结构域。通过同源重组双交换的方法,构建了luxR-2460全基因缺失的突变株,该基因缺失突变株能够引起菌株致病力、运动能力及蹭行运动能力的下降及生物膜形成能力的增强。qRT-PCR 检测结果表明,该基因缺失导致鞭毛基因fliR在突变株中的表达量下调,影响病菌鞭毛的形成。说明luxR-2460基因对西瓜嗜酸菌的致病能力及相关因子具有重要调控作用,可以作为该病害防控的潜在靶标。     

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。     

西甜瓜果斑病菌avrRxo1同源基因激发玉米Rxo1抗性产生的研究

生物信息学分析发现西(甜)瓜果斑病菌(Acidovorax citrulli,Ac)基因组中存在水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)avrRxo1的同源基因avrRxo1_(Ac)。为了揭示avrRxo1_(Ac)是否能够激发玉米R基因Rxo1介导的过敏反应(Hypersensitive response,HR),本研究克隆了avrRxo1_(Ac)基因;氨基酸同源性分析结果显示:AvrRxo1_(Ac)与AvrRxo1的同源性为53.16%。将avrRxo1_(Ac)置于Xoc的avrRxo1突变体中,发现其不能恢复该突变体在含有Rxo1玉米上激发HR反应的能力;借助农杆菌瞬时表达体系发现AvrRxo1A,也不能在Rxo1玉米上激发HR反应。这些结果表明avrRxo1_(Ac)-Rxo1互作不表现为基因-对-基因关系,暗示Rxo1抗病基因转入西甜瓜中,将不能起到抗西(甜)瓜细菌性果斑病的作用。     

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。     

瓜类细菌性果斑病菌对硫酸铜的敏感性检测与分析

果斑病菌两个亚群的143个菌株继代培养10代后,通过平板画线法对各菌株的硫酸铜敏感性检测结果表明：在硫酸铜浓度为300 μg/mL(1.88 mmol/L)时只有一株菌株表现敏感,在浓度达到750 μg/mL(4.69 mmol/L)时所有菌株均表现敏感;浓度为450~650 μg/mL (2.81~4.06 mmol/L)时分离自甜瓜的敏感菌株所占比率显著低于西瓜菌株;继代培养后所有菌株的硫酸铜敏感性没有改变,证实果斑病菌具有稳定的抗铜性。     

西瓜嗜酸菌LuxR家族基因luxR_(4229)的功能研究

瓜类细菌性果斑病是葫芦科作物上的一种严重的世界性病害,其病原菌为西瓜嗜酸菌(Acidovorax citrulli)。本研究以野生型菌株Ac-5为研究对象,通过同源重组双交换的方法,构建了LuxR家族功能基因luxR_(4229)的全基因缺失突变株,并对突变株进行致病性、生物膜形成能力和运动能力等生物学特性测定。同时,qRT-PCR定量检测了鞭毛基因fliR和fliC以及III型分泌系统功能基因hrpE和hrcN的表达水平。结果显示:与野生型相比,突变株致病力明显降低,运动能力减弱,而生物膜形成能力增强。fliR、fliC、hrpE和hrcN基因在突变株中的表达量下调,luxR4229对fliR、fliC、hrpE和hrcN基因均为正调控。基因luxR_(4229)在对西瓜嗜酸菌致病力、运动能力及生物膜的形成具有重要调控作用。