木薯细菌性枯萎病菌hrpG基因突变体的获得

为研究hrpG基因在木薯萎蔫病菌致病机理方面的功能,开展了该基因的插入突变及其与致病性之间关系的初步研究。利用pK18mob质粒载体构建了敲除载体,采用电击法将该载体转化野生型菌株。获得了该基因的突变体并进行了分子鉴定,同时对菌龄、电压、培养基等参数进行了优化。试验结果表明,该基因控制着病原菌的致病性。

水稻条斑病细菌hrp调节基因hrpG_(Xooc)和hrpXooc的克隆和序列分析

Xanthomonasoryzaepv.oryzicola基因文库的hrp基因克隆pUHRS138携 39.3 kb大小的hrp基因片段。经系列亚克隆和对hrp 突变体的功能互补验证 ,4 .5 kbBamHI KpnI为最小功能片段 ,该片段可使X .o .pv .oryzicola的hrp 突变体恢复在烟草上激发产生HR和在水稻上具致病性。序列测定和分析显示 ,4 .5 kbhrp片段中含hrpXooc和hrpGXooc基因。单独的hrpGXooc和hrpXooc不能功能互补hrp 突变体。hrpXooc与其它黄单胞菌中已克隆的hrpX的同一性达 83%以上 ,推测的蛋白质水平上的差别主要在32、14 1、16 4、175、2 13、2 4 7和 35 7位点上。HrpX序列中α 螺旋 转 α 螺旋结构在黄单胞菌中高度保守。hrpGXooc与水稻白叶枯病菌的hrpGXoo同一性达 96 % ,与X .campestrispv.vesicatoria的hrpGXcv同一性达 87% ,与Ralstoniasolanacearum的hrpGRs同源性较低 ,4种HrpG蛋白质水平上的差别主要集中在 2 2、2 9、115和 2 5 2位点上。HrpGXooc和HrpGXcv同列比较显示 ,3～ 9和 2 16～ 2 2 0区域的氨基酸序列有所不同 ,可能反映了HrpG蛋白在感知环境信号和调节hrp基因表达方面的差别。

十字花科黑腐病菌hrpG基因原核表达

在十字花科黑腐病菌(Xcc)中,hrp基因对寄主的致病性和非寄主的超敏反应中起核心作用,而hrpG对整个hrp基因簇起调控作用。HrpG为OmpR家族的双组分系统感受调控蛋白,含有两个结构域,分别是N端Response_reg和C端Trans reg_C。本研究利用表达载体pQE-30Xa,成功构建了HrpG的表达重组子,在E.coliM15[pREP4]中进行诱导表达。通过调节诱导温度、IPTG浓度和诱导时间最终确定在温度为20℃,IPTG浓度为0.8mmol/L,诱导表达4h。hrpG基因在宿主细胞E.coli M15获得高效可溶性表达。目前尚未有可溶性HrpG蛋白获得成功表达的报导,本研究中获得HrpG蛋白在大肠杆菌获得大量可溶性的表达,将为in vitro研究HrpG的生理活性,特异的结合位点和调控功能研究打下良好基础。

木薯细菌性枯萎病菌hrpG和hrpX基因的克隆和初步分析

根据黄单胞类病原菌hrpG和hrpX基因序列,设计简并引物,通过PCR扩增从我国木薯细菌性枯萎病菌中克隆到这2个基因。结果表明:10个菌株的hrpG基因编码区长度均为792 nt,编码263个氨基酸,相互之间最多有4个碱基和1个氨基酸的差异;而hrpX基因编码区长度均为1 431 nt,编码476个氨基酸,相互之间最多有4个碱基和3个氨基酸的差异。所获hrpG基因序列和辣椒斑点病菌等黄单胞菌同源基因相似性最高,核苷酸序列为95%,氨基酸序列为96%。所获hrpX基因核苷酸序列和辣椒斑点病菌等的相似性最高,为97%,而氨基酸序列和柑橘溃疡病菌等同源基因相似性最高,为99%。这2个基因的聚类分析结果表明,木薯细菌性枯萎病菌和豆褐色黄单胞菌、柑橘溃疡病菌和甘蓝黑腐病菌的亲缘关系最近。

大豆黄单胞杆菌基因hrpG的突变及其对致病性影响

大豆细菌性斑疹病是贻害大豆稳产、高产的主要病害之一,其影响遍及全球。该病害的病原之一是革兰氏阴性菌黄单胞杆菌的致病变种Xanthomonas axonopodis pv. glycines (Xag)和Xanthomonas campestris pv. glycinea (NaKmo) Dye (Xcg)。革兰氏阴性病原菌大多通过hrp基因编码的Ⅲ型分泌系统(typeⅢsecretion systems, T3SS)将毒力因子注入寄主细胞中,从而导致寄主发病。本研究采用的细菌性斑疹病致病菌Xagneau-001,分离自黑龙江佳木斯大豆主产区,该菌株已经完成全基因组测序。在基因组注释过程中发现其基因组中含有hrp基因家族中的hrpG基因,本课题组针对hrp G基因的致病性开展深入研究。通过三亲杂交的方法成功构建突变体菌株XagΔhrpG,并利用PCR检测结合DNA测序结果证实突变体XagΔhrpG中hrpG基因已成功敲除。将野生型菌株Xagneau001、突变菌株XagΔhrp G共同接种12个遗传背景不同品种的大豆资源,测定突变体XagΔhrpG对大豆的致病力的影响。结果显示大豆接种XagΔhrpG后斑疹病发病时间滞后、进程减缓,发病程度显著降低。统计接菌4 d后单位面积病叶的病原菌数量显示,突变体XagΔhrpG的病原菌数量显著低于野生型Xagneau001。这表明与野生型Xagneau001相比,XagΔhrpG突变体对于大豆的致病力大幅减弱,指示hrpG基因正向调控Xagneau001对大豆致病力。

水稻白叶枯病菌hrpG调控基因的鉴定

水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)引起的白叶枯病(bacterial leaf blight,BLB)是水稻上最严重的细菌病害之一。Xoo与寄主水稻的互作依赖由hrp基因编码的Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ secretion system,T3SS),将效应蛋白(T3SS effectors,T3SEs)注射入水稻细胞,引起BLB症状的扩展。HrpG是hrp基因转录表达的主要调控因子。为了鉴定未知的hrpG调控子,本研究在以hrpG∷gusA为报道基因构建的转座子突变体库中,筛选获得4个候选的hrpG负调控子突变体G24-46、G48-22、G19-14和G57-41。GUS活性测定、荧光定量PCR以及烟草组织的GUS染色试验均显示,在这些突变体中hrpG的表达显著增加。Southern杂交结果显示,突变体中转座子均为单一位点的插入。插入位点分析结果显示,在G24-46、G48-22、G57-41和G19-14中转座子分别插入在minD、pilA、metB和wxoB基因中。毒性测定结果显示,这4个突变体在水稻上的毒性显著降低。这些hrpG调控子基因的鉴定为进一步解析稻黄单胞菌hrpG上游调控网络提供了新的科学线索。

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

水稻自叶枯病菌(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HrppG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:P△hrpG和R△hrpG,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,P△hrpG和R△hrpG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。

一个可用于鉴定野油菜黄单胞菌正向调控hrpX基因的报告质粒的构建

过敏性反应与致病性基因(hrp)所编码的Ⅲ型分泌系统(T3SS)是植物病原细菌的决定性致病因子。在黄单胞菌属中,HrpG是目前已知的hrp基因表达的最高层面的调节蛋白,至今尚未鉴定到野油菜黄单胞菌调控hrpG表达的基因。本研究利用hrpX启动子和蔗糖敏感型sacB基因构建了hrpX表达报告质粒。实验结果表明该报告质粒可用于筛选鉴定正向调控野油菜黄单胞菌hrpX表达的基因。该报告质粒的构建,为研究hrp基因表达调控机制,揭示植物病原细菌的致病机制提供了有效的材料。

Ri质粒人参转化系统的建立及鉴定

目的 :建立人参毛状根转化体系。方法 :利用含有Ri质粒的发根农杆菌Agrobacteriumrhizogenes感染人参Panaxginseng进行毛状根诱导 ,利用PCR技术及TLC分析方法对毛状根进行鉴定。 结果 :首次从人参带叶幼茎处诱导出毛状根 ,用激素和AS(乙酰丁香酮 )处理可提高转化率并缩短转化时间。毛状根在无激素B5培养基上生长并失去向地性 ,月增长倍数可达 5 0倍 (鲜重 )。PCR分析证实农杆菌Ri质粒含有rolC序列 (5 6 4bp)的T DNA已整合到人参转化株的染色体组中 ,TLC分析证明T DNA特异的表达产物冠瘿碱在转化细胞中合成。人参毛状根中人参总皂苷含量为 2 .486 % (干重 ) ,而人参原药材总皂苷含量为 1.40 3% (干重 )。结论 :人参毛状根生长迅速 ,皂苷含量高于原药材 ,该体系的建立为利用生物技术工业化生产人参活性成分奠定了基础。

人参毛状根培养过程中对活性氧清除能力的动态变化

采用化学发光法 ,考察了人参 (PanaxginsengC .A .Mey)毛状根培养过程中对 3种重要活性氧ROS(O2÷、OH·、H2 O2 )清除能力的动态变化 ,发现在毛状根生长对数期时对 3种ROS都有很强的清除能力 ,而在生长停滞期较低 ,符合人参毛状根生长的S型曲线 ,印证了人参毛状根的生长和衰老过程。

十字花科黑腐病菌一个新的Ⅲ型效应物XC3176的鉴定

【目的】在十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)的致病因子中,III型分泌系统(Type III Secretion System,T3SS)是至关重要的致病系统,III型效应物通过III型分泌系统直接转运到寄主植物细胞内。本研究通过效应物水平转移的特征获得候选基因,旨在鉴定一个新的依赖于III型分泌的效应物。【方法】以缺失了N-端58个氨基酸的Avr Bs1作为报告系统构建效应物鉴定报告质粒p LJB3176,导入Δavr Bs1和Δhrc V,通过检测报告菌株在辣椒ECW-10R上的过敏反应来鉴定XC3176是否为III型效应物。构建XC3176融合GUS报告质粒p LGUS3176,导入野生菌株Xcc 8004、Δhrp G和Δhrp X,通过测定菌株GUS活性检测hrp G、hrp X对XC3176的调控作用。构建XC3176缺失突变体和互补菌株,通过剪叶法接种检测XC3176对Xcc 8004致病性的影响。【结果】XC3176融合Avr Bs1报告菌株在非寄主辣椒ECW-10R上能引发过敏反应,GUS活性检测显示Δhrp G/p LGUS3176、Δhrp X/p LGUS3176比8004/p LGUS3176的GUS酶活显著降低,致病性检测显示突变体Δ3176与野生型Xcc 8004相比在寄主满身红萝卜上的病斑长度有显著减少,互补菌株C3176的病斑长度能补回到野生型水平。【结论】XC3176是依赖于hrc V分泌的III型效应物,hrp G、hrp X正调控XC3176,XC3176与Xcc致病相关。