水稻白葉枯病菌新小種致病力變異的分子機理.pdf

1、水稻是我國最重要的糧食作物。由黃單胞桿菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)引起的白葉枯病是我國水稻生產中的主要病害之一。由于病原菌致病性的變異,常常導致水稻抗病品種感病,造成水稻的減產和重大經濟損失。白葉枯病菌新小種HUB05-8和HAN08-1的致病力發(fā)生變化后,能使含廣譜抗性基因Xa21水稻品種感病,論文研究了它們致病力變異的分子機理。試驗首先利用PCR和測序技術,獲得HuB05-8和HAN08-1

2、致病性相關基因的DNA序列,然后通過生物信息學的手段,與對照菌株PXO99A基因組序列進行比對,了解致病相關基因的差異,再通過構建載體和遺傳轉化,將具有致病功能的基因片段轉入供試菌株,觀察其致病性的變化。并利用RT-PCR的方法驗證這些致病性相關基因的表達,分析其調控機制。研究結果表明:
　　 (1)根據NCBI已發(fā)布的,與Xoo毒性因子硫化蛋白Ax21分泌相關的致病性基因序列,設計引物,通過擴增和測序,獲得了HuB05-8和H

3、AN08-1菌株致病性相關的9個基因序列。
　　 (2)經生物信息學分析,HuB05-8和HAN08-1菌株均在Ax21上發(fā)現(xiàn)一個堿基(A-G)發(fā)生變異,所編碼的氨基酸則由帶正電荷的賴氨酸突變?yōu)閹ж撾姾傻墓劝彼帷４送?raxA和raxB基因也有少許堿基發(fā)生了變化,包括一些同義突變,但其它基因在序列上無差異。
　　 (3)將PXO99A中raxA、raxB和Ax21基因與中間載體pEASY連接,再克隆到表達載體PHM1上,

4、最后轉入HuB05-8和HAN08-1菌株中表達。結果表明,raxA和raxB基因的變化對其致病性發(fā)生變異的影響甚小,而Ax21基因中一個堿基發(fā)生變化,顯著改變了整個白葉枯病菌的致病能力。推測raxA和raxB基因可能只是編碼Ax21蛋白分泌的通道,少數(shù)堿基的變異可能不改變其分泌能力。但是,Ax21基因中的一個堿基發(fā)生變異可能會影響基因表達,也可能影響了其編碼蛋白的功能結構域,導致變異PAMP(Pathogen-associated m

5、olecular pattern,PAMP)分子無法被PRR-XA21(Pattern recognition receptor,PRR)識別,激發(fā)水稻的抗病反應。
　　 (4)在對Ax21活性具有重要作用的八個基因中,raxA,raxB和raxC是Ⅰ型分泌系統(tǒng)的結構基因,為組成型表達;raxP、raxQ和raxST是硫化相關的基因,不受菌群效應的影響,屬于穩(wěn)定性的表達基因;raaH和raxR屬于雙組份調控系統(tǒng),在菌群密度極低或

6、極高的情況下,表達量升高,可能介導QS(Quorum seining)分子Ax21的信號傳遞。
　　 (5)當PXO99A、HAN08-1和HuB05-8的菌群密度一致(OD600值均為1.0)時,致病力變異的新小種HAN08-1和HuB05-8的Ax21,raxHR、raxSTAB的表達量明顯低于PXO99A,而raxPQ、raxC的表達量無差異,表明HAN08-1和HuB05-8的致病力的變異可能和Ax21,raxHR、ra