水稻細(xì)菌性褐條病菌致病機理及其氧脅迫相關(guān)基因簇調(diào)控蛋白TetR的功能分析.pdf

1、水稻細(xì)菌性褐條病是水稻的常見病害之一，其病原細(xì)菌為稻嗜酸菌Acidovorax oryzae，它是一種革蘭氏陰性植物致病菌。盡管這種病害已在世界范圍內(nèi)引起了較嚴(yán)重的水稻產(chǎn)量、質(zhì)量和經(jīng)濟損失，但目前對該細(xì)菌在分子和細(xì)胞水平的致病機理及生理特性的認(rèn)知仍然不夠詳盡。
　　近年來的研究表明，Ⅳ型菌毛與細(xì)菌的致病性等生理生化性狀有緊密聯(lián)系，此外，細(xì)菌Ⅵ型分泌系統(tǒng)是近些年才被發(fā)現(xiàn)和歸納的一類新型分泌系統(tǒng)，它也與細(xì)菌的致病性密切相關(guān)。本實驗對Ⅳ

2、型菌毛中重要基因pilP的功能展開詳細(xì)研究，證明了pilP基因能夠在細(xì)菌的致病性、游動能力、菌毛形成和生物膜形成等方面發(fā)揮重要影響;基于蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析和生物信息學(xué)比對等方法，本實驗室先前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在Acidovorax oryzae RS-1菌株中也存在著Ⅵ型分泌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，但是對于其中的關(guān)鍵組分icmF基因與dotU基因所發(fā)揮的功能和他們之間的關(guān)系并不明確。因此，本研究通過構(gòu)造基因功能缺失突變體，證明了缺失了icmF基因或者dotU基

3、因的突變體，其致病能力大為減弱，表明RS-1中的Ⅵ型分泌系統(tǒng)同樣會影響細(xì)菌的致病性，又通過細(xì)菌雙雜交實驗和雙分子熒光互補實驗證實了icmF基因與dotU基因之間存在相互作用。
　　通過將A.oryzae RS-1的基因組與它的兩個近緣菌株A.oryzae ATCC19860和A.citrulli AAC00-1進行比對，發(fā)現(xiàn)了存在于RS-1上的一個與活性氧脅迫相關(guān)的基因簇，系統(tǒng)發(fā)育樹分析表明該基因簇是通過Pseudonymous菌

4、基因水平轉(zhuǎn)移獲得的。在該基因簇上存在一個轉(zhuǎn)錄調(diào)控基因tetR，通過構(gòu)建突變體，研究分析表明此基因所編碼的蛋白在基因簇中起到抑制子的功能，該基因缺失后細(xì)胞對于活性氧的耐受能力增強，超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的酶活性也有所升高。熒光定量PCR表明tetR基因可以影響到該基因簇上其他基因以及超氧化物歧化酶和過氧化氫酶相關(guān)基因的表達，這也為tetR基因缺失菌株的相關(guān)生理變化提供了合理的解釋和證明。從凝膠阻滯實驗結(jié)果分析TetR蛋白可以直接結(jié)合到

5、該基因簇的啟動子區(qū)域從而進行調(diào)控。質(zhì)譜分析結(jié)果表明TetR蛋白能夠影響共計111個細(xì)胞質(zhì)蛋白的表達，通過COG分析，將這些差異蛋白的功能進行歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)了這些差異蛋白其功能大多與細(xì)胞的能量代謝和轉(zhuǎn)換、細(xì)胞移動能力、轉(zhuǎn)錄后修飾、以及細(xì)胞分裂有關(guān)。這項結(jié)果更加印證了tetR基因缺失后細(xì)菌的生理變化，也為研究A.oryzae提供了更詳細(xì)的依據(jù)。綜上，TetR蛋白作為轉(zhuǎn)錄抑制子，可以通過調(diào)控A.oryzae中一系列基因的表達，從而影響該細(xì)菌對