水稻黄单胞菌感染噬菌体必需基因的筛选及其在致病中的作用
发布时间：2021-08-11 10:27
自然界中植物病原细菌、噬菌体和植物共同进化,彼此之间相互依存而又相互牵制。由水稻黄单胞菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo）引起的水稻白叶枯病是水稻最重要的细菌性病害,噬菌体治疗可能作为一种专一且环保的手段用于绿色防控水稻白叶枯病。本研究建立了Xoo的Tn5转座子突变体库,通过筛选抗噬菌体菌株,发现Xoo中感染噬菌体必需的基因,从中再筛选改变水稻致病性的基因,发现Xoo中对噬菌体侵染和植物致病都起作用的基因,探索Xoo中同时在与天敌噬菌体和寄主水稻互作中起作用的基因及其机制。本研究用Tn5转座子突变技术,获得Xoo浙江分离株C2的4524个突变体,通过烈性噬菌体J2侵染C2突变体,筛选到36个对噬菌体侵染产生抗性的突变菌株,再通过反向PCR等分子生物学技术和生物信息学分析,发现Tn5转座子插入19个Xoo中感染噬菌体必需的基因:12个与脂多糖（LPS）合成相关的基因,包括cysB,metB,wxoD,rmlB,rmlA,rfb303,lpxH,编码二磷酸核糖差向异构酶的基因（C268）,两个编码糖基转移酶的基因（C28
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
黄单胞属细菌的蛋白质分泌系统示意图(Büttner&Bonas,2010)
浙江大学硕士学位论文1研究背景5助iTALE(interferingTALE)逃逸水稻的抗性(Jietal.,2016,Xuetal.,2017)。HrpG和HrpX是T3SS及其效应蛋白的两个关键调控蛋白（图1.2）。HrpG同时调控hrpX和hrpA(hrcC)的表达(Laub&Goulian,2007)，通过磷酸化来激活hrp基因的表达。HrpX调控hrp基因簇中5个操纵元(hrpB、hrpC、hrpD、hrpE和hrpF)的表达，这些操纵元编码T3SS装置所需的蛋白产物(Ochiaietal.,2005)。图1.2水稻白叶枯病菌T3SS表达的调控网络模型(范素素等,2018)Fig.1.2RegulatorynetworkmodeloftheexpressionofT3SSgenesinXoo1.3噬菌体和噬菌体治疗1.3.1噬菌体和噬菌体受体噬菌体最早由英国细菌学家FrederickWilliamTwort发现(Twort,1915)。在他之后加拿大科学家FelixD’Herelle对噬菌体进行了更加准确、完备的记录(D’Herelle,1917)，根据其“吃细菌”的特性将其命名为bacteriophages(phages)。噬菌体是生物圈中数量最多的微生物，估计有4.8×1031个噬菌体颗粒存在(Stoneetal.,2019)。噬菌体侵染细菌的过程如图1.3所示，从吸附、注入DNA、复制增殖、装配到最终裂解为一个侵染周期。
浙江大学硕士学位论文1研究背景6图1.3噬菌体的增殖过程(Simonetal.,2010)Fig.1.3Thephagereplicationprocess(Simonetal.,2010)噬菌体要成功侵入到细菌体内，首先要与细菌受体结合。由于噬菌体必须要识别特定的宿主细胞成分，宿主的膜以及其细胞壁的组成成分又有着丰富的多样性，因此噬菌体吸附细菌是非常复杂的过程(Labrieetal.,2010)。噬菌体针对革兰氏阴性细菌的受体主要分为三类，即蛋白受体、鞭毛和菌毛类受体和LPS受体。（1）蛋白受体噬菌体Gifsy-1和Gifsy-2可以识别宿主外膜蛋白OmpC(Ho&Slauch,2001)。蛋白OmpA、OmpF、TonA、TonB、Tsx、FhuA、FepA、FadL、YncD等都陆续报道为噬菌体受体蛋白(Hancock&Braun,1976,Dattaetal.,1977,Hantke&Braun,1975,Hantke&Braun,1978,Hashemolhosseinietal.,1994,Ho&Slauch,2001,Martietal.,2013,Lietal.,2019)。（2）鞭毛和菌毛类受体噬菌体感染细菌需要附着在主动旋转的细菌鞭毛细丝上，因此鞭毛的数量，长度和旋转速度是噬菌体感染效率的重要决定因素(Baldvinssonetal.,2014,Gonzalezetal.,2018)。菌毛与四型分泌系统有关，也参与到细菌的运动及致病过
【参考文献】：
期刊论文
[1]金黄色葡萄球菌壁磷壁酸结构、功能及其糖基化修饰概述[J]. 熊梦园,李一荣. 武汉大学学报(医学版). 2020(03)
[2]我国水稻白叶枯病菌致病型划分和水稻抗病育种中应注意的问题[J]. 陈功友,徐正银,杨阳阳,邹丽芳,朱勃. 上海交通大学学报(农业科学版). 2019(01)
[3]水稻白叶枯病菌T3SS基因表达及其调控网络[J]. 范素素,田芳,何晨阳. 生物技术通报. 2018(02)
[4]中国南方水稻白叶枯病发生流行动态与绿色防控技术[J]. 王华弟,陈剑平,严成其,沈颖. 浙江农业学报. 2017(12)
[5]水稻白叶枯病发生流行动态与防治技术研究[J]. 沈颖,王华弟,叶建人,黄贤夫,李仲惺,赵敏. 浙江农业科学. 2016(04)
[6]硅对水稻叶片抗氧化酶活性的影响及其与白叶枯病抗性的关系[J]. 薛高峰,宋阿琳,孙万春,李兆君,范分良,梁永超. 植物营养与肥料学报. 2010(03)
[7]Construction of DNA damage response gene pprI function-deficient and function-complementary mutants in Deinococcus radiodurans[J]. GAO Guanjun,LU Huiming,HUANG Lifen & HUA Yuejin Institute of Nuclear-Agricultural Science,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China. Chinese Science Bulletin. 2005(04)
[8]从水稻白叶枯病菌分离的avr Bs3家族新成员avr Xa3是具双重功能的无毒基因[J]. 李平,龙菊英,黄迎春,张燕,王金生. 自然科学进展. 2004(07)
[9]Exchangeability of Two hrp Gene Fragments from Xanthomonas oryzae pv.oryzae and pv.oryzicola for Hypersensitive Response on Tobacco and Pathogenicity on Rice[J]. CHEN Gong you and WANG Jin sheng (Key Laboratory for Monitoring and Management of Plant Diseases and Insects, Ministry of Agriculture/Department of Plant Pathology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, P.R.China). Agricultural Sciences in China. 2003(09)
[10]水稻白叶枯病菌hrp调节基因hrpXoo的克隆与序列分析[J]. 陈功友,余晓江,王金生. 中国农业科学. 2003(05)
硕士论文
[1]铜绿假单胞菌中CysB的结构及其调节机制的研究[D]. 宋雅琴.西北大学 2018
[2]水稻细菌性褐条病菌RS-2 Ⅳ型分泌系统致病机制的研究[D]. 方雨诗.浙江大学 2017
[3]两种水稻主要病原细菌噬菌体的分离、鉴定和特征化研究[D]. 王丽.浙江大学 2016
本文编号：3335994
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
黄单胞属细菌的蛋白质分泌系统示意图(Büttner&Bonas,2010)
浙江大学硕士学位论文1研究背景5助iTALE(interferingTALE)逃逸水稻的抗性(Jietal.,2016,Xuetal.,2017)。HrpG和HrpX是T3SS及其效应蛋白的两个关键调控蛋白（图1.2）。HrpG同时调控hrpX和hrpA(hrcC)的表达(Laub&Goulian,2007)，通过磷酸化来激活hrp基因的表达。HrpX调控hrp基因簇中5个操纵元(hrpB、hrpC、hrpD、hrpE和hrpF)的表达，这些操纵元编码T3SS装置所需的蛋白产物(Ochiaietal.,2005)。图1.2水稻白叶枯病菌T3SS表达的调控网络模型(范素素等,2018)Fig.1.2RegulatorynetworkmodeloftheexpressionofT3SSgenesinXoo1.3噬菌体和噬菌体治疗1.3.1噬菌体和噬菌体受体噬菌体最早由英国细菌学家FrederickWilliamTwort发现(Twort,1915)。在他之后加拿大科学家FelixD’Herelle对噬菌体进行了更加准确、完备的记录(D’Herelle,1917)，根据其“吃细菌”的特性将其命名为bacteriophages(phages)。噬菌体是生物圈中数量最多的微生物，估计有4.8×1031个噬菌体颗粒存在(Stoneetal.,2019)。噬菌体侵染细菌的过程如图1.3所示，从吸附、注入DNA、复制增殖、装配到最终裂解为一个侵染周期。
浙江大学硕士学位论文1研究背景6图1.3噬菌体的增殖过程(Simonetal.,2010)Fig.1.3Thephagereplicationprocess(Simonetal.,2010)噬菌体要成功侵入到细菌体内，首先要与细菌受体结合。由于噬菌体必须要识别特定的宿主细胞成分，宿主的膜以及其细胞壁的组成成分又有着丰富的多样性，因此噬菌体吸附细菌是非常复杂的过程(Labrieetal.,2010)。噬菌体针对革兰氏阴性细菌的受体主要分为三类，即蛋白受体、鞭毛和菌毛类受体和LPS受体。（1）蛋白受体噬菌体Gifsy-1和Gifsy-2可以识别宿主外膜蛋白OmpC(Ho&Slauch,2001)。蛋白OmpA、OmpF、TonA、TonB、Tsx、FhuA、FepA、FadL、YncD等都陆续报道为噬菌体受体蛋白(Hancock&Braun,1976,Dattaetal.,1977,Hantke&Braun,1975,Hantke&Braun,1978,Hashemolhosseinietal.,1994,Ho&Slauch,2001,Martietal.,2013,Lietal.,2019)。（2）鞭毛和菌毛类受体噬菌体感染细菌需要附着在主动旋转的细菌鞭毛细丝上，因此鞭毛的数量，长度和旋转速度是噬菌体感染效率的重要决定因素(Baldvinssonetal.,2014,Gonzalezetal.,2018)。菌毛与四型分泌系统有关，也参与到细菌的运动及致病过
【参考文献】：
期刊论文
[1]金黄色葡萄球菌壁磷壁酸结构、功能及其糖基化修饰概述[J]. 熊梦园,李一荣. 武汉大学学报(医学版). 2020(03)
[2]我国水稻白叶枯病菌致病型划分和水稻抗病育种中应注意的问题[J]. 陈功友,徐正银,杨阳阳,邹丽芳,朱勃. 上海交通大学学报(农业科学版). 2019(01)
[3]水稻白叶枯病菌T3SS基因表达及其调控网络[J]. 范素素,田芳,何晨阳. 生物技术通报. 2018(02)
[4]中国南方水稻白叶枯病发生流行动态与绿色防控技术[J]. 王华弟,陈剑平,严成其,沈颖. 浙江农业学报. 2017(12)
[5]水稻白叶枯病发生流行动态与防治技术研究[J]. 沈颖,王华弟,叶建人,黄贤夫,李仲惺,赵敏. 浙江农业科学. 2016(04)
[6]硅对水稻叶片抗氧化酶活性的影响及其与白叶枯病抗性的关系[J]. 薛高峰,宋阿琳,孙万春,李兆君,范分良,梁永超. 植物营养与肥料学报. 2010(03)
[7]Construction of DNA damage response gene pprI function-deficient and function-complementary mutants in Deinococcus radiodurans[J]. GAO Guanjun,LU Huiming,HUANG Lifen & HUA Yuejin Institute of Nuclear-Agricultural Science,Zhejiang University,Hangzhou 310029,China. Chinese Science Bulletin. 2005(04)
[8]从水稻白叶枯病菌分离的avr Bs3家族新成员avr Xa3是具双重功能的无毒基因[J]. 李平,龙菊英,黄迎春,张燕,王金生. 自然科学进展. 2004(07)
[9]Exchangeability of Two hrp Gene Fragments from Xanthomonas oryzae pv.oryzae and pv.oryzicola for Hypersensitive Response on Tobacco and Pathogenicity on Rice[J]. CHEN Gong you and WANG Jin sheng (Key Laboratory for Monitoring and Management of Plant Diseases and Insects, Ministry of Agriculture/Department of Plant Pathology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, P.R.China). Agricultural Sciences in China. 2003(09)
[10]水稻白叶枯病菌hrp调节基因hrpXoo的克隆与序列分析[J]. 陈功友,余晓江,王金生. 中国农业科学. 2003(05)
硕士论文
[1]铜绿假单胞菌中CysB的结构及其调节机制的研究[D]. 宋雅琴.西北大学 2018
[2]水稻细菌性褐条病菌RS-2 Ⅳ型分泌系统致病机制的研究[D]. 方雨诗.浙江大学 2017
[3]两种水稻主要病原细菌噬菌体的分离、鉴定和特征化研究[D]. 王丽.浙江大学 2016
本文编号：3335994
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