大豆斑疹病菌铁摄取因子PiuB在致病性中的作用分析

铁作为生命必需的基本元素,在细菌生长代谢过程中具有重要作用。然而,大豆斑疹病菌(Xanthomonas axonopodis pv.glycines,Xag)中编码铁摄取因子的piuB基因是否参与病原菌的铁摄取和致病性并不清楚。为解析PiuB的作用,采用同源重组策略获得了Xag的piuB基因缺失突变株(ΔpiuB),并对该突变株进行功能研究。研究表明:相较于野生型,突变株ΔpiuB在寄主大豆上的毒性和生长能力显著削弱;铁载体分泌量激增;对Fe^(3+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)和Mn^(2+)的敏感性显著增强。此外,该突变株的H_(2)O_(2)抗性、胞外多糖产量、生物膜形成能力以及游动性等相较于野生型均显著减弱;添加外源Fe^(3+)不能有效恢复ΔpiuB的上述特性;功能互补株可完全恢复ΔpiuB的缺陷性表型至野生型水平。这说明PiuB是Xag摄取Fe^(3+)的潜在因子,并且是Xag在寄主大豆上致病所需的。

Zur参与大豆斑疹病菌在寄主上的致病性和在非寄主上的过敏性反应

锌吸收调控蛋白(zinc uptake regulator,Zur)在植物病原黄单胞菌中的序列高度保守,但其在不同菌株或小种中的功能却差异显著。为阐明Zur在大豆斑疹病菌(Xanthomonas axonopodis pv.glycines,Xag)中的功能,本研究利用同源重组策略获得了zur基因的缺失突变株(△zur)。该突变株在寄主大豆上的致病性和在非寄主(烟草、番茄、辣椒和茄子)上激发超敏反应(hypersensitive responses,HR)能力相较于野生型均显著减弱。此外,与野生型菌株相比,突变株△zur的胞内锌稳态失衡,细胞外多糖(extracellularpolysaccharide,EPS)产量和胞外水解酶(纤维素酶、内切葡聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶)表达均大幅降低,而且其对Zn^(2+)、Fe^(3+)和Cu^(2+)的敏感性显著增强。功能互补可将突变株△zur的上述缺陷性表型恢复至野生型水平。荧光定量PCR结果表明,zur基因受Zn^(2+)诱导表达;且zur基因突变大幅降低hrp基因簇代表性基因(hrpB1、hrpD6、hrpE、hrcV和hrcC)、胞外水解酶编码基因(engXCA、egl2、pro1、pra2、pro8、pro11和alpha1)和EPS合成基因(gumB、gumD、gumK、gumM、gumG和gumH)的表达水平。这些结果表明,Zur可能通过调控毒性因子合成和hrp基因表达,从而参与Xag在寄主大豆上的致病性和在非寄主植物上激发HR能力。本研究为进一步解析Zur在黄单胞菌-植物互作中的作用机制奠定了基础。