Ⅲ型分泌装置蛋白HrcJ决定条斑病菌在植物上的过敏反应和致病性的研究

【目的】水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xooc)的hrp(hypersensitive response and pathogenicity)基因编码形成的Ⅲ型分泌系统(typeⅢsecretion system,T3SS),将致病性效应分子注入水稻细胞中,但Xooc的hrcJ基因在致病性中的作用以及其如何参与形成T3SS分泌装置,并不明确。【方法】本研究根据标记交换原理对Xooc的hrcJ基因进行了敲除。【结果】发现hrcJ突变体丧失在水稻上的致病性和在烟草上的HR激发能力。酵母双杂交显示,HrcJ蛋白N端脂蛋白结构域可与HrcC互作,HrcJ蛋白C端跨膜结构域可与HrcV互作,提示HrcJ蛋白联接于T3SS装置的内膜和外膜之间。功能互补结果显示,缺失脂蛋白结构域和跨膜结构域的hrcJ基因均不能恢复hrcJ突变体在烟草上的HR激发能力和在水稻上的致病性。RT-PCR结果显示,hrcJ的表达受hrpX基因调控,hrcJ基因突变后不影响效应分子hpa1的表达。【结论】hrcJ基因是水稻条斑病菌致病性和非寄主上激发HR的关键因子,其基因产物参与了T3SS装置的形成。

欧美杨细菌性溃疡病菌hrcJ基因的功能分析

【目的】为了明确欧美杨细菌性溃疡病病原菌hrc J基因在致病过程中的作用,解析病原菌Ⅲ型分泌系统各基因的功能,为阐明病原菌的致病机制提供理论依据。【方法】利用同源重组原理,构建携带菌株N-5-1 hrc J基因的自杀载体p EX18Km-hrc J,运用两亲结合方法把自杀载体导入野生型N-5-1菌株中,在含有相应浓度的卡纳霉素和利福平抗生素的LB平板上筛选得到hrc J基因的插入突变体,并通过PCR和Southern杂交验证。为进一步验证p EX18Km-hrc J是否定点整合入hrc J基因,设计了2对引物组合进行PCR扩增。在室内生化培养箱内,分别以野生型菌株N-5-1、插入突变体菌株Δhrc J和互补载体菌株HBhrc J接种1年生107杨苗干,进行致病性测定。【结果】扩增出来的PCR片段大小均与预期一致,Southern杂交信号带大小与预期相同,表明自杀载体p EX18Kmhrc J正确地整合入目的基因,即hrc J基因由于发生同源交换而实现了插入突变。生物学特性测试表明:hrc J基因的插入突变体在1年生107杨苗干上的致病能力显著下降,野生型菌株N-5-1、插入突变体菌株Δhrc J和互补载体菌株HBhrc J的病情指数分别为84.4,31.1和66.7,并且丧失了在本氏烟草上的HR激发能力,功能互补突变体部分恢复至野生表型;生长能力测定显示,野生型菌株N-5-1、插入突变体Δhrc J和互补载体HBhrc J生长曲线无明显差异,在液体LB培养基中均可正常生长;通过结晶紫染色后,在培养Δhrc J、HBhrc J、野生菌株N-5-1的试管壁上均可以观察到紫色环状的生物膜形成,3种菌株的OD_(570)值相近;游动性测试表明,hrc J基因突变体的运动能力比野生菌株下降了21%。【结论】利用自杀载体p EX18Km可成功构建欧美杨细菌性溃疡病病原菌基因插入突变载体,为欧美杨细菌性溃疡病病菌的致病基因研究提供一种可选择的方法。欧美杨细菌性溃疡病菌hrc J基因与其对107杨的致病性有关,能够激发非寄主植物烟草的过敏性反应;欧美杨细菌性溃疡病菌hrc J基因突变并未影响病原菌的生长和生物膜的形成,但其游动性减弱。