水稻白叶枯病菌HD-GYP结构域蛋白PXO_03945的功能鉴定

为了揭示水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,简称Xoo)环二鸟苷酸(c-di-GMP)信号相关蛋白PXO_03945的生物学功能,本研究通过基因同源重组和无标记交换,对PXO_03945基因进行了缺失突变,对野生型、突变体和互补菌株进行表型测定,分析该基因缺失突变对病菌胞内c-di-GMP水平、致病性、运动性、胞外多糖产生和生物膜形成的影响。结果表明,PXO_03945蛋白具有参与c-di-GMP降解的磷酸二酯酶(PDE)的HD-GYP结构域和功能未知的DUF3391结构域。全长基因缺失可导致体内c-di-GMP浓度明显上升。与野生型相比,ΔPXO_03945对水稻品种日本晴的致病性显著下降,而游动性增强,胞外多糖产生和生物膜形成增加。基因互补可以使之恢复。因此,HD-GYP结构域蛋白PXO_03945可能通过降解胞内c-di-GMP,正向调控了致病性,负向调控了运动性、EPS产生和生物膜形成能力。     

组蛋白修饰调控植物水杨酸信号转导的研究进展

真核生物中组蛋白翻译后共价修饰直接影响染色质空间结构变化,调控相关基因表达,在植物胁迫应答过程中起重要作用。水杨酸(salicylic acid,SA)作为植物中关键信号分子,诱导多种病毒、真菌及细菌病害抗性。本文简要介绍了植物细胞对病原菌的感知、转导信号产生与防御系统激活机制,着重阐述了组蛋白甲基化、乙酰化、SUMO化修饰、组蛋白变体H2A.Z等如何参与调控水杨酸转导途径应答基因的转录表达。     

水稻白叶枯病菌群体感应系统对T3SS基因表达的调控作用分析

 为了阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)利用DSF信号群体感应(QS)系统对毒性表达进行调控的机理,本研究对编码QS的rpf基因进行了分子鉴定, 分析了Δrpf基因突变体在水稻叶组织中的种群量变化, 利用RT-qPCR方法定量测定了编码T3SS的hrp基因转录本以及rpf基因自身表达。结果表明,rpfF、rpfC和rpfG基因与几种主要植物病原黄单胞菌同源序列高度保守;RpfF是烯脂酰辅酶A水合酶家族成员之一,RpfC含有组氨酸磷酸激酶结构域(HisKA)和磷酸受体结构域(REC),RpfG含有REC和HD-GYP结构域;Δrpf突变体在水稻叶组织中的种群量及其扩展能力均明显下降; hrp基因转录显著地受到QS调控;rpf基因表达与Xoo种群密度密切相关。因此,Xoo QS系统显著地调控了hrp基因的表达,在QS与T3SS表达之间存在一个信号通路。     

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。     

黄单胞菌毒性因子调控的研究进展

黄单胞属植物病原细菌寄主非常广泛,能引起许多种重要经济作物发生病害。黄单胞菌在寄主组织内的侵染和繁殖取决于分泌的多糖、脂多糖、吸附素和III型分泌系统等毒性因子。细菌毒性因子的协调表达是通过群体感应途径、双组分系统和Clp、Zur、FhrR、HrpX和HpaR等转录后调控因子精细调控的。此外,毒力基因表达还受RNA结合蛋白RsmA转录后控制。在本综述中,我们对黄单胞菌控制分泌毒性因子的调控网络的研究进展进行了概括。     

嵌合蛋白MoSlp1-AtCERK1作为抗病激发子的研究

本研究通过DNA体外重组技术,将稻瘟病菌MoSlp1基因和拟南芥几丁质寡糖受体基因AtCERK1的跨膜结构域和胞内结构域基因融合,构成嵌合基因MoSlp1-AtCERK1。在烟草瞬时表达试验中,MoSlp1-AtCERK1嵌合蛋白诱导烟草产生以过敏性坏死为表现形式的过敏反应。以带有MoSlp1-AtCERK1蛋白的农杆菌注射烟草,可增强烟草对烟草花叶病毒的抗病性。同时提高烟草的PR-1基因转录表达水平,表明MoSlp1-AtCERK1嵌合蛋白基因通过水杨酸信号传导的途径激活烟草系统获得性抗病。     

Met基因在黏虫生殖中的功能分析

保幼激素(juvenile hormone, JH)是由咽侧体分泌的倍半萜类化合物,可以调控昆虫的很多生理过程,如发育、变态、生殖等。作为bHLH-PAS(helix-loop-helix-Per-ARNT-Sim)转录因子家族成员之一的methoprene-tolerant (Met)是JH的受体,在JH的信号传导过程中有非常重要的作用。本研究通过实时荧光定量PCR结合RNAi技术测定了沉默Met基因后黏虫Mythimna separata的Vg基因表达、卵巢发育和生殖行为,旨在探究Met基因在黏虫生殖过程中的功能。结果表明当Met基因沉默后,与卵巢发育密切相关的卵黄原蛋白(vitellogenin, Vg)基因表达量下调了50%,从而显著抑制了卵巢发育,并导致产卵显著延迟、产卵历期显著缩短,产卵量显著下降。结果表明Met基因是黏虫生殖发育过程中的关键受体基因,它通过调节后续Vg的表达和沉积,来达到控制卵巢发育,从而调控生殖作用。     

转录因子MoMsn2的核定位和核输出信号序列参与调控稻瘟病菌的生长发育和致病力

 稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻上最重要的真菌病害之一,每年给水稻生产造成10%~30%的产量损失。从分子水平解析该病菌的致病机理,对稻瘟病防控新途径的挖掘具有重要的理论和实践指导意义。前期研究发现,转录因子MoMsn2定位于细胞质和细胞核,通过调控一系列下游基因的表达,控制稻瘟病菌的生长发育和致病性等多个生物学过程。对MoMsn2进行结构域分析,发现其含有2个核定位信号序列NLS1和NLS2、1个核输出信号序列NES和2个锌指蛋白结构域C2H2,但这些结构域的生物学功能尚不清楚。本研究通过构建结构域缺失载体和获得互补菌株的方法对5个结构域在稻瘟病菌的功能进行了分析。结果发现,同时缺失2个C2H2对MoMsn2的功能没有影响,ΔC2H2菌株的表型与野生型和全长互补菌株一致。缺失NLS1能完全恢复ΔMomsn2突变体的营养生长、菌落色素和胁迫应答;部分恢复其产孢量和致病力缺陷。缺失NES仅能部分恢复突变体的生长缺陷;而缺失NLS2完全不能恢复突变体的缺陷,其表型与突变体一致。荧光观察发现,缺失NES和NLS2改变了MoMsn2的核定位模式,而缺失C2H2和NLS1不影响MoMsn2的亚细胞定位。上述结果表明,NLS1、NLS2和NES是MoMsn2中3个重要的结构域,对MoMsn2在稻瘟病菌中行使正常的生物学功能具有重要的调控作用。     

水稻白叶枯病菌双组分调控系统应答调节子基因gacAxoo的功能鉴定

为了阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzae,Xoo)双组分系统(TCS)的调控作用,本研究通过基因克隆、序列分析、缺失突变和互补、表型测定,对TCS应答调节子基因gacAxoo的功能进行了鉴定。克隆的gacAxoo基因编码蛋白GacAxoo与其它病原黄单胞菌的同源序列高度保守。GacAxoo是LuxR蛋白家族成员之一,具有磷酸受体结构域(REC)和DNA结合保守结构域(HTH)。用基因标记交换法,构建了△gacAxoo基因缺失突变体。与PXO99A相比,△gac-Axoo的致病性、致敏性、胞外降解酶类活性和嗜铁素产生能力无显著变化,但运动性明显减弱,基因互补可以使之恢复。因此,gacAxoo基因可能参与了Xoo运动性的调控。     

我国水稻白叶枯病和条斑病发生与防控研究进展

培育和种植抗病品种和研发新型绿色杀菌剂是防治水稻白叶枯病和条斑病的有效措施。最近几年有关稻黄单胞菌Xanthomonas oryzae致病效应蛋白调控水稻抗(感)病性研究取得了突破性进展, 为水稻抗性品种培育提供了新思路、新策略。本文对稻黄单胞菌-水稻互作系统中已知的TALE效应蛋白与水稻抗(感)病基因(R 或 S)的对应关系进行了归纳, 就tal基因与水稻R或S基因的协同进化进行了分析, 结合生物农药和高效低毒杀菌剂的应用现状, 提出了我国水稻白叶枯病和水稻条斑病绿色防控关键策略。     

稻瘟病菌效应蛋白MoIEEP1功能初探

由稻瘟病菌引起的稻瘟病是全球最严重的植物真菌病害之一, 严重威胁水稻生产安全?效应蛋白是病原菌与植物对抗过程中分泌产生的一种蛋白质, 可作为毒力因子促进侵染或作为无毒因子触发防御反应?本研究对实验室前期筛选到的在稻瘟病菌侵染早期诱导表达的效应蛋白(infection-induced expression effector protein 1, MoIEEP1)进行了功能验证与分析?结果表明: MoIeep1 在稻瘟病菌侵染初期8 h表达量最高; 信号肽和亚细胞定位分析验证该蛋白N端含有17个氨基酸的信号肽且在水稻原生质体中呈明亮点状的定位信号, 初步推测该定位信号为过氧化物酶体或线粒体等细胞器; 与野生型菌株Guy11相比, MoIeep1 基因敲除突变体菌丝生长无明显差异, 但其致病性受到影响?以上研究结果为进一步探究该蛋白质的作用机理打下良好基础, 也为揭示其他效应蛋白在稻瘟病菌侵染水稻过程中的功能提供新的理论依据?     

在水稻悬浮细胞系中非亲和白叶枯病菌繁殖受到抑制的现象及其机理的研究

 研究了水稻白叶枯病菌在水稻悬浮细胞系中的繁殖动力学特征以及悬浮细胞胞外液中各类物质对白叶枯病菌繁殖的影响。结果表明,水稻-白叶枯病菌非亲和互作与亲和互作相比病原菌繁殖的数量明显减少。胞外液中粗提蛋白对白叶枯病菌繁殖不具有抑制作用。非亲和互作胞外液中二元酚含量显著增高,并且水稻细胞防卫反应基因的转录和翻译活性明显增强。表明非亲和互作中白叶枯病菌繁殖受到抑制与水稻细胞防卫反应的启动相关。