西瓜食酸菌Ⅲ型分泌效应物基因aop2功能分析

Ⅲ型分泌效应物(type Ⅲ secreted effectors, T3SEs)是细菌性果斑病(bacterial fruit blotch, BFB)的病原菌——西瓜食酸菌(Acidovorax citrulli)分泌的关键致病因子。鉴定西瓜食酸菌特异的、具有GNAT(Gcn5-related N-acetyltransferase)超家族结构域的T3SE基因aop2,分析其编码蛋白质影响植物免疫的方式,可为深入认识该基因在病菌致病机制中的作用奠定基础。利用生物信息学分析其序列特征;借助荧光定量PCR技术分析aop2的表达调控及其表达与抗病相关基因表达间的关系;利用基因突变及基因功能互补手段,通过分析致病性、寄主活性氧积累量等解析基因功能;使用瞬时表达技术了解Aop2抑制激发子诱导的细胞坏死能力及其亚细胞定位情况。aop2基因启动子区存在Ⅲ型分泌系统(type Ⅲ secretion system, T3SS)核心基因结合位点,其编码的蛋白不存在信号肽和跨膜螺旋区,含一个GNAT家族乙酰转移酶结构域但无同源蛋白;T3SS核心基因hrpG/hrpX突变体中aop2基因的表达量显著降低;缺失aop2基因的突变体对寄主黄瓜的致病力降低,但黄瓜子叶中活性氧积累量增加;Aop2可定位于烟草整个细胞,能够抑制由坏死因子NIP诱导的PCD(programmed cell death);Aop2的表达增强了烟草叶片中病原相关分子模式触发的免疫(PAMP-triggered immunity, PTI)信号通路,以及SA和JA信号通路相关基因的表达。结果表明,Aop2为西瓜食酸菌一个含有GNAT结构域的特异T3SE,其在与寄主黄瓜互作中发挥毒性因子功能,在与烟草互作中参与调控植物细胞死亡及PTI和植物激素相关抗病防卫反应。

西瓜食酸菌Ⅲ型分泌效应物基因aopW功能初步分析

【背景】细菌性果斑病(bacterial fruit blotch,BFB)是葫芦科植物上一种严重的检疫性病害,其病原菌为西瓜食酸菌(Acidovorax citrulli)。目前已知Ⅲ型分泌效应物(typeⅢsecreted effectors,T3SEs)是该病菌的关键致病因子,但对其效应物功能和作用机制的认识非常有限。【目的】鉴定西瓜食酸菌Ⅲ型分泌效应物基因aopW,分析其编码蛋白质影响植物免疫的方式,为更深入地认识该基因在西瓜食酸菌致病机制中的作用奠定基础。【方法】利用生物信息学分析其序列特征;借助荧光定量PCR技术分析aopW的表达调控及其与抗病相关基因表达间的关系;利用基因突变及基因功能互补手段,通过分析致病性、寄主活性氧积累量等解析基因功能;采用瞬时表达技术了解AopW诱导非寄主hypersensitive response(HR)能力及其亚细胞定位情况。【结果】aopW基因启动子区存在Ⅲ型分泌系统(typeⅢsecretion system,T3SS)核心基因结合位点,其编码的蛋白不存在信号肽和跨膜螺旋区,与Ⅲ型分泌效应物harpin蛋白同源;T3SS核心基因hrpG/hrpX突变体中aopW基因的表达量显著降低;缺失aopW基因后突变体对寄主的致病力降低,但其互作的寄主活性氧积累量增加;AopW定位于烟草细胞质和细胞质膜,可以诱导本氏烟草发生HR,影响病原相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)触发的免疫(PAMP-triggered immunity,PTI)信号通路及激素信号通路相关基因的表达。【结论】西瓜食酸菌AopW为Ⅲ型分泌效应物harpin蛋白,其在与寄主黄瓜互作中发挥毒性因子功能,与烟草互作中可能以PAMP触发植物PTI和激素抗病信号通路并引发细胞坏死。