水稻黄单胞菌中yebN前导RNA的功能研究

发布时间：2020-11-06 05:51

　　 水稻白叶枯病是一种由水稻白叶枯病病原菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xo,o)感染所引起的细菌性病害。这种病害特点是有害性强、爆发后对产量影响巨大的。水稻白叶枯病在湿润的热带和温带地区流行,可以使水稻产量减少50%。锰离子在细菌生长发育和致病性方面具有重要的作用。Mn2+失衡会紊乱细胞的新陈代谢功能,并且过多的Mn2+积累也会对细胞产生毒性。最近,研究发现yybP-ykoY核开关能感知锰(Mn2+)并参与多种基因的表达与调控。YebN参与Mn2+的细胞外排过程,并在维持细胞内Mn2+平衡中发挥重要作用。YebN的表达受转录调节因子MntR的调控,同时在yebN转录中会形成一个前导RNA。这段前导RNA鉴定为属于yybP-ykoY家族的核开关,并在大肠杆菌等细菌中参与Mn2+响应反应。核开关是顺式作用的调节性RNA,广泛存在于原核生物中。然而,yebN前导RNA在.Xoo中的功能与对致病性的影响都不十分清楚。本研究旨在探究yebN前导RNA的结构和功能。主要内容如下:利用PXO99、△MSA(前导RNA适配体序列敲除突变体)、△yebN和RSM3(前导RNA保守位点的点突变)对Mn2+敏感性实验,发现在Xoo中yebN前导RNA序列对细菌保持Mn2+的胞内平衡具有一定重要性。同时试验还说明,在大肠杆菌中利用yebN序列可以互补mntP(Xoo yebN的同系物)的功能缺失,但 M3(49ACAUACU55 deletion,图 7)和 M6(98GAGACCA104 deletion,图7)的点突变yebN序列不能互补。在Xoo中与大肠杆菌中结果一致,说明yebN前导RNA可能具有重要的调控作用。采用转录融合(P10)和翻译融合(P15)报告基因的研究方法,报告基因(lacZ)转录由Plac1-6启动子和yebN的前导RNA控制,在大肠杆菌中分析LacZ表达水平。P10和P15在高Mn2+条件下,LacZ活性分别增加5.1和11倍。数据分析表明,yebN前导RNA在转录和翻译中都能通过Mn2+调节yebN表达。通过叶片剪切接种分析不同Xoo(△yebN,△MSA,RSM3)对水稻的毒力影响。与PXO99和AMSA相比,RSM3显示出毒力降低,表明yebN前导RNA是Xoo发挥致病力所必需的元件。PXO99和△mntH菌株接种IRBB24水稻,测定侵染期间yebN前导RNA和编码RNA的表达水平。感染后,前导RNA和编码RNA表达水平均快速升高,编码RNA快速增加,表明前导RNA可能对感染引起的信号迅速作出反应。然而,在AmntH侵染过程中,yebN前导RNA和编码RNA表达水平并没有显著变化。同时,X005接种高、低Mn2+培养的水稻时,yebN前导RNA表达量没有明显变化,但高Mn2+培养植株中,编码RNA表达量显著增加,而X006中yebN编码RNA并没有显著变化。综合以上结果,yebV前导RNA在Xoo与水稻互作中扮演着Mn2+感受器的角色。我们的数据还表明,Mn2+不仅作为植物生长的微量元素,还可以作为防御病原体生长的防御分子,Mn2+在病原体-植物相互作用中起重要作用,并且yebN前导RNA可能是抗Xoo药物开发的目标候选物。
【学位单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S435.111.47
【部分图文】：

图１革兰氏阴性菌脂多糖（Ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａｃｃ丨ｉａｒｉｄｅ，?ＬＰＳ）分子结构示意图??（ＡｒａｂｓＬＡＢ．ｃｏｍ）??ｉｇ．?１?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ?ｆｒｏｍ?Ｇｒａｍ－ｎｅｇａｔｉｖｅ?Ｂａｃｔｅｒｉａ??（ＡｒａｂｓＬＡＢ．ｃｏｍ）??ＬＰＳ?被认为是植物的主要?ＰＡＭＰ?（ｐａｔｈｏｇｅｎ－ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｐａｔｔｅｒｎｓ

图２?ｃｏ／／?ＩＶＩｎｔＲ的晶体结构及分子模型（Ｔａｎａｋａ?ｅｔ?ａｌ．，２００９）。??Ｆｉｇ．?２?Ｃｒｙｓｔａｌ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?￡＊．?ｃｏｌｉ?ＭｎｔＲ?（Ｔａｎａｋａ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９）．??Ａ．?ＭｎｔＲ的分子结构：Ｂ．?ＤＮＡ与ＭｎｔＲ的结合模型。红色和绿色部分代表ＭｎｔＲ，螺旋状部分为ＤＮＡ：?Ｃ．离子结合后的结构改变。绿色部分代表ＭｎｔＲ蛋白，红色和蓝色部分代表ＢｓＭｎｔＲ。??１０??

?水稻黄单胞菌中＞；４＃前导ＲＮＡ的功能研宄???３．实验结果与分析??３．１?＿ｙｅ６７Ｖ前导ＲＮＡ对细菌内Ｍｎ２＋胞内平衡的重要性??研究发现ｙＷＶ的表达受转录调节因子ＭｎｔＲ的调控，同时ＭｎｔＲ的调控也与Ｍｎ２＋??直接相关；在信使ＲＮＡ的５ＵＴＲ?（ｕｎｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ?ｒｅｇｉｏｎ，非翻译区）可能也调??控的表达，通过预测得知该区域为序列（Ｌｉ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１１；?Ｗａｔｅｒｓ?ｅｔ??ａｌ．，?２０１１）。在枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和乳酸菌中被鉴定为Ｍｎ２＋核??开关，然而在植物病原体中其功能并未被深入研宄（Ｄａｍｂａｃｈ?ｅｔ?ａｌ．，２０１５；?Ｐｒｉｃｅ?ｅｔ?ａｌ．，??２０１５）。??＋?ＭｇＣＬ?＋?ＭｎＣＩ．??ＤＱＡ?????——?■■?■■■＿■－—???
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本文编号：2872738