水稻条斑病菌趋化受体基因功能的研究
发布时间：2020-09-08 18:29
水稻黄单胞菌栖稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola,Xoc),俗称水稻条斑病菌是水稻重要的细菌性病原物之一,能侵染水稻产生细菌性条斑病(bacterial leaf streak,BLS),造成水稻严重减产。Xoc主要通过叶片的气孔和伤口侵染水稻,并定殖在叶肉组织的质外体,导致脉间失绿,形成失绿条斑。至今尚未在水稻中发现抗BLS的主效抗病基因,亟待发展有效的防治BLS方法。已有研究表明趋化性在细菌的侵染前期起到关键作用,然而,目前我们对Xoc的趋化受体的功能及作用机理尚未了解清楚。趋化受体,也称甲基化受体蛋白(methyl-accepting chemotaxis protein,MCP),在细菌趋化中接受化学信号并将信号传递到下游,从而引发细菌产生趋利避害的一种行为,为了弄清Xoc中的甲基化受体蛋白MCP的功能,对Xoc GX01菌株中注释的甲基趋化受体基因mcp和一个鞭毛合成相关基因进行突变研究,主要结果如下:1.Xoc GX01基因组中mcp基因注释及编码产物分析。通过生物信息学方法对Xoc GXO1菌株的基因组进行分析,确定该菌株具有19个mcp基因。通过KEGG的比对分析发现Xoc BLS256的部分mcp基因在注释中不完整,在Xoc GXO1的注释中,XOC2399和XOC1592的编码产物都具有双重跨膜结构域,形成完整的配体结合结构域(ligand binding domain,LBD)。2.基于同源双交换方法构建mcp基因突变体。通过PCR的方法获取mcp基因的上下游片段,与自杀质粒pK18mobsacB载体进行连接成重组质粒,通过三亲本接合的方法将重组质粒导入到Xoc GX01菌株中,经过两次重组交换的筛选和验证,构建了11个mcp基因的突变体和一个鞭毛合成相关基因的突变体。3.采用毛细管法对Xoc GX01野生型菌株和突变体菌株进行趋化鉴定。在趋化鉴定中,Xoc GX01菌株对供试葡萄糖、木糖、蔗糖、果糖、叶子提取物、水稻研磨物、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、丙氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、色氨酸、天冬酰胺、缬氨酸、谷氨酸、甲硫氨酸具有明显的趋化性。结果表明,Xoc GXO1野生型菌株和突变体菌株对部分化合物的趋化性保持不变,而对部分化合物的趋化性具有显著差异,提示相应的mcp基因与对应的趋化物相关。4.Xoc GX01突变体表型检测和致病力分析。对11个mcp突变体和一个鞭毛基因突变体进行表型检测和致病力检测,并对其中表型变化和致病力变化明显的突变体进行互补。实验发现,多数mcp基因突变后,不影响突变体的表型和致病力。而XOC2399基因的缺失导致细菌游动性显著下降、涌动性显著上升、胞外多糖上升、胞外蛋白酶轻微下降抗氧化能力上升、抗盐能力降低、致病力显著下降。△XOC2350游动性显著下降;△XOC1592、△XOC2048、△XOC2854生物膜形成能力降低;在压渗致病实验中,△XOC2399、△XOC2048、△XOC2854的致病力下降;在压渗和喷雾实验中,△XOC2350致病力上升。通过过敏反应检测,证明mcp基因与三型系统没有关系。5.XOC2399在趋化和致病中作用的鉴定。将带有XOC2399基因的质粒导入△XOC2399中,成功地恢复了多种表型,例如致病力、趋化性、运动能力和基本表型等,表明XOC2399在条斑病菌的趋化和致病中其重要作用。综上所述,本研究系统地对水稻细菌性条斑病Xoc GX01中的趋化受体相关基因进行了部分突变,完成了对Xoc GX01菌株部分mcp基因功能的初步探索,鉴定了一个重要的mcp基因XOC2399,为后续深入研究mcp功能提供线索,以及对水稻细菌性条斑病病害防治提供了参考。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S435.111.4
【部分图文】：
等在不同的细菌中不仅序列保守，而且功能也相当保守。而趋化受体基因和编码鞭毛胞逡逑外结构的基因则存在显著差异和多样性。逡逑典型的结构如图１－１所示Ｗ，由位于周质空间的，感受外界信号并与外界信号结合逡逑的配体结合结构域ＬＢＤ结构域、位于膜上跨膜螺旋区ＴＭ区域，连接跨膜结构域和胞逡逑质信号区的ＨＡＭＰ区域，连接ＨＡＭＰ区域并与与下游多种调控蛋白进行互作的胞质信逡逑号区ＳＤ组成［１Ｑ】。逡逑如图１－２所示，位于周质空间中ＬＢＤ结构域和跨膜螺旋ＴＭ结构域可以分为以逡逑下几类：（图１－１邋），根据ＴＭ结构域数量，可以分为ｌａ型和ｌｂ型，而ｌａ型根据逡逑ＬＢＤ结构域的大小可以分为ｄｕｓｔｅｒ邋Ｉ型和ｃｌｕｓｔｅｒ邋ＩＩ型［１１】，根据ＬＢＤ结构域的有无逡逑划分为Ｈｉｍ型和ｍｅ型［１２］，ＩＶａ型和ＩＶｂ型。逡逑Ｓ｜邋Ｔｏｐｏｌｃｇｙ邋ｔｙｐａ邋｜逦｜邋ｔａ邋）逦ｌｂ逦｜邋ＩＩ邋１邋［［邋｜邋１逦［物逦｜邋ＩＶｂ邋｜｜逡逑｜邋Ｏｕｓｔｅｒ邋Ｉ邋｜［邋Ｃｌｕｓｔｅｒ邋ＩＩ邋］逡逑ＴＭ２逦＾逡逑－逦。—皿呀」！！沿，！丨X襄义希椋觯椋驽义稀鲥危蹋簦纾幔睿溴澹猓椋睿洌椋睿珏澹洌铮恚幔椋铄遑
本文编号：2814490
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S435.111.4
【部分图文】：
等在不同的细菌中不仅序列保守，而且功能也相当保守。而趋化受体基因和编码鞭毛胞逡逑外结构的基因则存在显著差异和多样性。逡逑典型的结构如图１－１所示Ｗ，由位于周质空间的，感受外界信号并与外界信号结合逡逑的配体结合结构域ＬＢＤ结构域、位于膜上跨膜螺旋区ＴＭ区域，连接跨膜结构域和胞逡逑质信号区的ＨＡＭＰ区域，连接ＨＡＭＰ区域并与与下游多种调控蛋白进行互作的胞质信逡逑号区ＳＤ组成［１Ｑ】。逡逑如图１－２所示，位于周质空间中ＬＢＤ结构域和跨膜螺旋ＴＭ结构域可以分为以逡逑下几类：（图１－１邋），根据ＴＭ结构域数量，可以分为ｌａ型和ｌｂ型，而ｌａ型根据逡逑ＬＢＤ结构域的大小可以分为ｄｕｓｔｅｒ邋Ｉ型和ｃｌｕｓｔｅｒ邋ＩＩ型［１１】，根据ＬＢＤ结构域的有无逡逑划分为Ｈｉｍ型和ｍｅ型［１２］，ＩＶａ型和ＩＶｂ型。逡逑Ｓ｜邋Ｔｏｐｏｌｃｇｙ邋ｔｙｐａ邋｜逦｜邋ｔａ邋）逦ｌｂ逦｜邋ＩＩ邋１邋［［邋｜邋１逦［物逦｜邋ＩＶｂ邋｜｜逡逑｜邋Ｏｕｓｔｅｒ邋Ｉ邋｜［邋Ｃｌｕｓｔｅｒ邋ＩＩ邋］逡逑ＴＭ２逦＾逡逑－逦。—皿呀」！！沿，！丨X襄义希椋觯椋驽义稀鲥危蹋簦纾幔睿溴澹猓椋睿洌椋睿珏澹洌铮恚幔椋铄遑
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