水稻条斑病菌xopQ1_(Xoc)在病程中功能的初步研究

【目的】基因组学揭示,水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola,Xoc)中存在与丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae pv. tomato,Pst)中通过Ⅲ型分泌系统分泌的HopQ1-1同源的XopQ1Xoc,但其是否为T3S效应分子以及在病菌致病性中的功能并不清楚。【方法】通过基因敲除技术,获得了水稻条斑病菌xopQ1Xoc的突变体。【结果】致病性测定结果发现,xopQ1Xoc突变后,病菌在水稻上的毒性增强,细菌生长能力增强。非常有意义的是,xopQ1Xoc突变体菌液浓度为3×108CFU/mL时仍能在烟草上激发过敏反应,但在浓度为104CFU/mL时,8d后可在烟草上产生坏死症状。功能互补结果显示,xopQ1Xoc能够恢复突变体在水稻上的毒性至野生型水平和在烟草上丧失产生坏死病斑的能力。Western杂交结果显示,XopQ1Xoc不能通过T3S装置进行分泌。【结论】XopQ1Xoc是水稻条斑病菌T3S效应分子,可能作用于植物的免疫系统,有利于病害的发展。为进一步揭示水稻-黄单胞菌互作的分子机理提供了科学线索。

水稻细菌性条斑病菌中假定编码甲基趋化蛋白的基因的功能初步研究

水稻细菌性条斑病菌(Xamthomonas.oryzae pv.oryzicola,Xoc)是水稻的主要病原菌之一,其引发的水稻细菌性条斑病可造成水稻严重减产。本文利用水稻细菌性条斑病菌广西分离株GX01作为实验菌株,获得XOC2233基因的Tn5插入突变体,XOC2233编码为假定的甲基受体趋化性蛋白,本实验对其生化表型以及致病性的研究表明,突变体的致病力与野生型相比没有明显变化,但其胞外多糖产量和游动性增强,且其胞外蛋白酶的活性有所降低,而互补菌株均能恢复其表型到野生型水平。根据本研究的结果推测XOC2233基因可能通过对鞭毛的合成控制影响胞外多糖的分泌,为进一步研究XOC2233基因在水稻条斑病菌胞外多糖代谢途径中的作用提供了基础。

水稻响应稻黄单胞菌稻生致病变种xopV缺失突变体侵染早期的转录组分析

细菌性条斑病是水稻主要的细菌性病害之一,由稻黄单胞菌稻生致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola, Xoc)引起。病原菌Ⅲ型分泌系统(typeⅢsecretion system, T3SS)分泌的Ⅲ型效应物(T3SS effector, T3SE)对其致病力有重要的影响。本实验室前期发现广西Xoc菌株GX01的Ⅲ型效应物基因xopV缺失突变体菌株的致病力有明显的增加。为探索效应物XopV在水稻中的作用机制,本研究分别用缺失突变体Xoc GX01ΔxopV菌株和野生型菌株Xoc GX01压渗接种日本晴水稻叶片,对接种24 h后的日本晴水稻叶片进行转录组测序分析。测序分析结果显示,与野生型菌株Xoc GX01相比,缺失突变体Xoc GX01ΔxopV菌株侵染水稻叶片24 h后,在转录组水平从水稻中共鉴定出255个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),其中表达上调的基因有66个,表达下调的基因有189个。DEGs中与植物抗性相关的基因包括编码4个转录因子(MYB, WRKY)、 4个类受体激酶(RLK)、 11个抗性相关蛋白和2个糖基转移酶的基因。此外,KEGG代谢途径富集分析发现DEGs参与苯丙烷类生物合成和植物激素信号转导等代谢途径。本研究重点从转录组水平分析了XopV在Xoc GX01与水稻互作中可能的作用机制,为XopV作用机制的深入研究奠定了良好的基础。

水稻响应细菌性条斑病菌侵染的转录组分析

由黄单胞杆菌的致病变种(Xoc)引起的水稻细菌性条斑病(BLS)是严重危害水稻产量的细菌性病害之一。我们利用转录组学分析方法研究水稻抗性近等基因系NIL-bls2应对高致病性野生型Xoc菌株gx01^(w)及无致病性突变菌株gx01^(w)侵染时的分子机制。结果表明:与非致病菌株gx01^(w)相比,致病菌株gx01^(w)侵染水稻叶片12 h后,在转录组水平共鉴定出415个差异表达基因(DEGs),分别为212个上调基因和203个下调基因。其中与植物抗性相关的基因涉及7个转录因子(MYB,ERF,WRKY,b HLH,MADS)、20个类受体蛋白激酶(WAK,CRK,NBS-LRR)、4个NBS-LRR受体蛋白、11个抗性相关蛋白(硫相关蛋白,CYP450蛋白)和3个糖基转移酶。GO功能富集分析发现303个DEGs,KEGG代谢途径富集分析发现79个DEGs参与苯丙氨酸生物合成、植物MAPK信号转导、植物激素信号转导、植物-病原互作等生物途径。本研究重点分析了不同致病性菌株侵染抗性近等基因系NIL-bls2的差异表达基因,阐述了NIL-bls2与不同致病性Xoc菌株间的分子互作机制,为探索Xoc菌株gx01^(w)的侵染机制和抗性基因bls2的抗病机制提供了新的数据资源和理论依据。