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水稻黄单胞菌双精氨酸运输系统关键基因的克隆与功能分析

陈磊  钱国良  胡白石  刘凤权  
【摘要】:水稻黄单胞菌包含两个致病变种Xanthomonas orzae pv.oryzae(Xoo)和X.oryzae pv.oryzicola (Xooc),在水稻上分别引起白叶枯病和细菌性条斑病。在本研究中,我们鉴定了水稻白叶枯病菌PXO99菌株和水稻条斑病菌RsGD42菌株的双精氨酸运输(Twin-Arginine Translocation System,Tat)途径,明确了Tat系统对这两种植物病原菌在游动性,趋化性,胞外多糖和毒力方面的影响。(一)根据GeneBank数据库中Xoo KACC10331和MAFF311018的tat基因序列设计引物,采用PCR方法从Xoo PXO99中克隆了tat同源基因,命名为tat_(Xoo)。通过同源重组的方式成功构建了PXO99菌株tatB和tatC基因的插入突变体,经PCR和Southern杂交验证确认。野生型菌株PXO99细胞在0.3%NA软琼脂平板上具有强游动性。而tatB和tatC基因突变体游动性削弱。而且,tatB和tatC基因突变体细胞缺失了鞭毛,并且在有氧条件下都不能对葡萄糖产生趋化应答。这表明,Tat分泌系统与鞭毛的形成和趋化性应答相关。同时tatB和tatC基因突变体减少了胞外多糖的分泌量。另外,与野生型菌株PXO99相比,tatB和tatC基因突变体都极大削弱了在水稻上的毒力。然而,两种突变体仍然能激发非寄主烟草的过敏性反应。结果显示,Tat系统对水稻白叶枯病菌在水稻上的致病力起重要作用。(二)根据水稻黄单胞菌tat基因的同源性设计简并引物,采用PCR方法从水稻条斑病菌中克隆了tat同源基因,命名为tat_(Xooc)。通过同源重组构建了RsGD42的tatC基因突变体,经PCR和Southern杂交验证确认。与野生型菌株RsGD42相比,tatC基因突变体并不影响正常生长,并且仍可激发非寄主烟草的过敏性反应。有趣的是,tatC基因突变体缺失鞭毛,极大减弱了游动性。此外,在有氧条件下,该突变体对葡萄糖几乎不产生趋化性应答。明显地,与野生型菌株相比,tatC突变体减少了胞外多糖的分泌量,并且显著削弱了在成熟期水稻上的毒力。结果显示,水稻条斑病菌的Tat系统对其在水稻上的致病力起重要作用。

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