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。     

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。     

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。     

hrpE基因在水稻条斑病菌Hrp pilus形成和致病性中起重要作用

 水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xooc)的hrp(hypersensitive response and pathogenicity)基因簇编码形成Ⅲ型分泌系统(T3SS),将致病性的效应分子通过HrpF转位装置注入水稻细胞中,从而导致水稻产生抗(感)病性,但Xooc的HrpE是否形成Hrp pilus还不清楚。本研究对Xooc的hrpE基因进行突变,发现hrpE突变体在水稻上丧失致病性和在烟草上丧失激发HR的能力。与水稻互作结果显示,hrpE突变体不能够与水稻细胞互作,其在水稻组织中的生长能力显著下降。电镜结果显示,hrpE突变体不能够形成Hrp pilus,从而导致水稻条斑病菌丧失在水稻上的致病性。功能互补结果显示,完整的hrpE基因可以恢复hrpE突变体在烟草上激发HR反应的能力、在水稻上的致病性以及在水稻薄壁细胞间形成Hrp pilus的能力,表明hrpE基因形成Hrp pilus是水稻条斑病菌分泌致病性效应分子的重要条件。     

hrp基因关键调控因子HrpG在水稻白叶枯病菌和条斑病菌中的交叉互补性研究

 水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)和条斑病菌(X. oryzae pv. oryzicola, Xoc)在非寄主烟草上产生过敏反应(HR)和在寄主水稻上具有致病性,是由hrp致病岛决定的,其中HrpG为关键调控因子。Xoo和Xoc侵染水稻途径和在水稻上产生病害症状的不同,是否与hrpG基因有关,还不清楚。本研究利用反向遗传学方法获得了Xoo和Xoc的hrpG突变体PΔhrpG和RΔhrpG,并用hrpG_Xoo基因和hrpG_Xoc基因分别互补上述2个突变体,获得了相应的互补菌株。致病性测定结果显示,PΔhrpG和RΔhrpG突变体丧失了在水稻上的致病性和在非寄主烟草上产生HR的能力,而hrpG_Xoo基因和hrpG_Xoc基因可分别互补上述突变体至野生型水平。利用GUS报告基因检测基因启动子活性发现,hrpG_Xoo和hrpG_Xoc的启动子活性没有显著差别;RT-PCR和Western杂交结果显示,hrpG基因交叉互补菌株中HrpG调控的下游基因hrpX、hpaR、hrcT、hpa2和hrpD6的表达没有差异,且III型分泌系统分泌蛋白Hpa2的分泌性没有受到影响。这些结果表明,稻黄单胞菌hrpG基因可在Xoo和Xoc中交叉互置,位于其上游和下游的调控途径可能相似,而决定Xoo和Xoc在水稻上的侵染途径以及所致病害症状差异可能与hrpG基因位点无关。     

15种小分子化合物对水稻细菌性条斑病菌Ⅲ型分泌系统抑制作用的研究

Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ secretion system, T3SS)是水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)的主要致病因子。实验室前期鉴定了一批十字花科黑腐病菌Ⅲ型分泌系统的小分子抑制剂。这些抑制剂对Xoc的T3SS是否具有作用,值得探究。本研究利用Lux和GUS报告基因分别与T3SS相关基因启动子区融合构建Xoc融合报告系统,用报告系统以及定量PCR鉴定对Xoc T3SS有作用的小分子。结果表明,Carmofur、5-Fluorocytosine、A-3和Dealkaline lignin对Xoc T3SS基因表达具有显著抑制作用,A-3和Dealkaline lignin抑制Xoc生长,4种物质均未显著影响Xoc的致病力。为精确检测Xoc的过敏反应(hypersensitive response, HR)及小分子抑制剂的生防作用,本研究利用融合PCR及同源双交换原理构建能在辣椒ECW-10R上激发特异HR的报告菌株GX01/avrBs1。结果显示,GX01/avrBs1可在辣椒ECW-10R上快速激发HR,Dealkali...     

水稻条斑病菌异柠檬酸脱氢酶在致病性中的功能分析

 异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase,IcdH)催化异柠檬酸转化成α-酮戊二酸,参与碳代谢途径末端的三羧酸(tricarboxylic acid,TCA)循环。然而,编码异柠檬酸脱氢酶基因是否参与水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola,Xoc)的致病性,我们并不清楚。为了阐明IcdH的作用,通过同源重组技术获得了Xoc的icdH基因缺失突变体(RΔicdH),并对该突变体进行了相关功能研究。研究表明:该突变体不能利用苹果酸、丙酮酸和柠檬酸,在寄主水稻上的生长能力和致病力相对于野生型均显著降低,其游动性也显著减弱; 功能互补子恢复RΔicdH的上述表型至野生型水平; Real-time PCR结果显示,六碳单糖、蔗糖、苹果酸、丙酮酸与柠檬酸能显著诱导icdH基因的转录表达;与水稻细胞互作时icdH基因受诱导表达,并受HrpX和HrpG负调控。这些结果说明:icdH基因是Xoc获取碳源和在寄主水稻上具有致病性所需的。     

水稻白叶枯病菌Zur和HrpG平行调控hrcC基因表达

 水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)的III型分泌系统(Type III secretion system, T3SS)由hrp基因簇编码,其决定在寄主水稻上的致病性。hrcC是hrp基因簇中hrpA转录单元仅有的一个基因,推测编码T3SS的核心组分蛋白。在Xoo中,hrcC在致病性中的功能以及受调控的机制仍未明确。本研究构建了hrcC的缺失突变体及其功能互补子,发现hrcC缺失使Xoo丧失了在寄主水稻上的致病性以及在非寄主烟草上激发过敏反应(Hypersensitive response, HR)的能力,功能互补子能够恢复这些表型至野生型水平。启动子GUS活性的定量测定和蛋白免疫杂交试验,证明hrcC的转录表达依赖于主要的hrp调控子HrpG,而不受HrpX调控;HrpG和铁转运家族类调控子(Ferric uptake regulator family)Zur以平行独立的方式正调控hrcC基因的转录表达。异源功能互补、启动子活性和蛋白表达试验发现Xoo和水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xoc)的hrcC基因在致病性上的功能具有互置性,以及受HrpG、HrpX和Zur的调控模式也具有相似性。这些研究为进一步解析黄单胞菌的hrp调控网络与全毒性调控网络之间的交叉提供了新的线索。     

水稻白叶枯病菌Zur和HrpG平行调控hrcC基因表达

 水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)的III型分泌系统(Type III secretion system, T3SS)由hrp基因簇编码,其决定在寄主水稻上的致病性。hrcC是hrp基因簇中hrpA转录单元仅有的一个基因,推测编码T3SS的核心组分蛋白。在Xoo中,hrcC在致病性中的功能以及受调控的机制仍未明确。本研究构建了hrcC的缺失突变体及其功能互补子,发现hrcC缺失使Xoo丧失了在寄主水稻上的致病性以及在非寄主烟草上激发过敏反应(Hypersensitive response, HR)的能力,功能互补子能够恢复这些表型至野生型水平。启动子GUS活性的定量测定和蛋白免疫杂交试验,证明hrcC的转录表达依赖于主要的hrp调控子HrpG,而不受HrpX调控;HrpG和铁转运家族类调控子(Ferric uptake regulator family)Zur以平行独立的方式正调控hrcC基因的转录表达。异源功能互补、启动子活性和蛋白表达试验发现Xoo和水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xoc)的hrcC基因在致病性上的功能具有互置性,以及受HrpG、HrpX和Zur的调控模式也具有相似性。这些研究为进一步解析黄单胞菌的hrp调控网络与全毒性调控网络之间的交叉提供了新的线索。     

水稻细菌性条斑病菌伤口侵入发病的研究

水稻细菌性条斑病发生地区的杂交稻制种割叶、刮台风大雨、水淹稻苗，常造成细条病的发生流行。因此，伤口侵入发病是一个重要途径。研究伤口形成不同时间接菌发病情况以及菌液淹苗发病的结果，提出病区的杂交稻制种害割叶后最好在当天喷药防病；刮台风大雨和水淹苗之后，应及时喷药防病。     

Melatonin treatments reduce the pathogenicity and inhibit the growth of Xanthomonas oryzae pv. oryzicola

Rice bacterial leaf streak (BLS), caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzicola (Xoc), is a prevalent disease worldwide. Melatonin, an indoleamine with the chemical name N-acetyl-5-methoxytryptamine, is known to inhibit the growth of human pathogenic bacteria. However, the impact of melatonin on agricultural pathogenic bacteria remains poorly understood. In this study, the effect of melatonin on Xoc was investigated. Exogenous melatonin (200 μg mL⁻¹) significantly inhibited the growth of Xoc and reduced the mRNA expression level of seven cell division-related genes. Melatonin reduced the pathogenicity of Xoc towards the susceptible rice IR24. The lesion length in IR24 infected by Xoc pretreated with melatonin (200 μg mL⁻¹) was more than 23% smaller than the lesion length of the control group. Similarly, infection of IR24 leaves by Xoc pretreated with melatonin (200 μg mL⁻¹) reduced the bacterial population by 45%. The biofilm formation, swimming motility and extracellular protease activities of Xoc also decreased under melatonin treatment. Melatonin only slightly changed the morphology of Xoc but significantly reduced the mRNA expression of toxin genes. Furthermore, treating leaves with exogenous melatonin reduced the incidence of BLS by 17%. It is reported for the first time that melatonin reduces pathogenicity and may serve as a bactericide for controlling BLS disease.     

水稻白叶枯病菌和细菌性条斑病菌的分子标记筛选及检测

 水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae）和细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola)是水稻种子产地检疫中最重要的两种检疫对象,且同属于水稻黄单胞杆菌。本研究基于生物信息学技术构建比较基因组学算法对两种病原的全基因组序列比对分析,得到一系列能够区分两种病原的特异性PCR引物。结合简单的PCR技术及全自动DNA分析系统,我们选取了12对引物分别对23株水稻白叶枯病菌和5株水稻细菌性条斑病菌及其它相关菌株进行验证。结果获得了2对显性标记(Xoo-Hpa1和Xoc-ORF2)以及3对共显性分子标记(M568、M897和M1575)可以达到理想的区分检测两种病原的效果。分子标记的检测灵敏度从5×10⁴到5 × 10⁷cfu·mL^-1不等,且从水稻种子浸提液中也能成功地检测水稻白叶枯病菌和细菌性条斑病菌。本研究丰富了检测标记的靶位点,并有效的结合了高通量检测的手段对多位点联合分析,增强了检测的可靠性,有望在今后的植物检疫及病原鉴定中发挥着重要的作用。     

利用多重PCR诊断水稻白叶枯病和细菌性条斑病的复合发生

为准确检测水稻白叶枯病菌、细菌性条斑病菌及这两种病菌的复合发生,利用软件DNAStar分析比较这两种菌的部分核酸序列,设计了检测这两种病菌的特异性引物。引物Xoo F-Xoo R能特异性扩增出水稻白叶枯病菌中一条大小162 bp的条带;引物Xooc F1-Xooc R1和Xooc F2-Xooc R2能够分别特异性扩增出水稻细菌性条斑病菌中690 bp和945 bp的条带。通过优化PCR反应条件,成功建立了多重PCR技术,可以对不同国家的水稻白叶枯病菌和细菌性条斑病菌进行准确检测,对由这两种病菌引起的复合侵染实现了准确诊断。     

云南高原粳稻白叶枯病菌毒素及其与致病性关系

 为了探寻云南高原粳稻白叶枯病菌间毒素的差异及毒素与病菌致病性的关系,本研究选用致病性差异较大的3个云南高原粳稻白叶枯病菌株,采用乙酸乙酯法提取其毒素,用水稻幼苗浸根法和种子发芽抑制法测定毒素粗提物的生物活性,并用TLC法分析毒素组分及组分含量的差异。结果表明3个菌株单细胞产毒素量与菌株的致病性强弱成正相关;供试的3个菌株,无论其致病力强弱,其产生的毒素只要有足够的量,都能抑制水稻种子发芽,也能使水稻幼苗萎蔫,且毒素浓度越高,作用越明显;菌株间毒素组分和组分含量存在差异,一些特异的组分是否与其致病性有关,需要深入研究。     

我国水稻白叶枯病菌致病力分化研究

综述了我国水稻白叶枯病菌致病力分化及其致病基因和致病机制的研究进展 ,查明稻白叶枯病菌致病力分化状况是进行水稻抗白叶枯病育种及其抗性品种利用的基础。     

水稻条斑病细菌类Harpin蛋白的纯化与特性研究

 用硫酸铵沉淀、制备等电聚焦电泳、阴离子交换层析等方法从水稻条斑病细菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola,Xooc) RS105菌株突变体M51菌体破碎液中纯化出可激发烟草产生过敏性反应(hypersensitive response,HR)的蛋白类物质,分子量约为25.5 kDa。该物质与梨火疫病菌(Erwinia amylovora))的HarpinEa和水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)的Harpin_Xoo具有相似的生物活性和理化特性:可激发烟草产生典型的HR反应;对热稳定,对蛋白酶K敏感;RNA转录抑制剂放线菌素D、蛋白质合成抑制剂环己酰亚铵和钙离子通道阻断剂氯化镧能够抑制该物质激发烟草产生HR;该物质具有诱导烟草抗TMV的功能。据此,将该物质命名为类Harpin蛋白(Harpin-like protein,HLP_Xooc)。     

水稻白叶枯病菌harpin基因的克隆与表达

 用PCR方法从水稻黄单胞菌白叶枯致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo) JxoIII菌株中克隆到编码诱导植物过敏性反应激发子的基因hrfA。同源性比较发现其推测产物与水稻白叶枯病菌菲律宾小种Pxo86的Hpa1有97.2%的序列一致性,比Hpa1少了一个-GGG-GG-氨基酸残基序列重复。基因经NdeI和BamHI双酶切后连到含T7启动子的高表达载体pET 30a (+)上构建重组质粒pHRF4,并转化宿主菌BL21(DE3)产生表达菌株BLHR4。经过IPTG诱导之后,BLHR4产生一分子量为15.6 kD的蛋白质。研究表明,该蛋白在性质与功能上类似于其它已发现的harpins,即能够在烟草上引起典型的过敏性反应,富含甘氨酸、热稳定以及对蛋白酶敏感。因此,我们把该蛋白定名为harpin_Xoo。harpin_Xoo还具有诱导植物抗病性的功能。