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由雷尔氏菌属致病种(Ralstonia spp.)引起的植物细菌性枯萎病(bacterial wilt of plants俗称“青枯病”)是世界性重大土传病害。青枯菌通过内部调节机制适应复杂多变的自然环境,其中鸟苷四磷酸(即,ppGpp)是一种警示性信号分子,当细菌处于逆境条件时,细胞内ppGpp的水平发生变化,进而调控细菌细胞的运动性、生物膜形成等生物学功能,调控细菌更好的适应逆境条件,relA是负责合成ppGpp的基因,spo T是负责合成降解ppGpp的双功能基因。本研究以青枯菌4号生理小种Z-Aq-1菌株为研究对象,通过反向遗传学的手段构建relA和spoT基因缺失菌株及其相应互补菌株,解析青枯菌relA和spoT基因与致病性、运动性和生物膜形成等生物学表型之间的关系。富营养培养基为青枯菌分离培养常用培养基,寡营养培养基更贴近于青枯菌在寄主植物中的生长环境,为此,应用转录组测序技术,测定在富营养和寡营养两种培养条件下Z-Aq-1菌株与relA、spoT基因突变菌株之间的转录本差异,发掘突变菌株和野生型菌株差异表达基因,以期探明relA、spoT基因的功能并发掘与运动性相关基因,为进一步明晰青枯菌在逆境条件下的调控机制奠定理论基础。1.pp Gpp相关基因relA和spoT基因功能验证致病性测定结果表明,Z-Aq-1△relA和Z-Aq-1△spoT菌株的致病能力较野生型菌株均无显著差异。生长曲线测定结果表明,NB培养基中,突变菌株和野生型菌株生长速率无显著差异,而hrp培养基中,与野生型菌株相比relA、spoT突变菌株在对数期的生长速率均显著上升,且spo T突变菌株快于relA突变菌株。生物膜测定结果表明,相比野生型菌株,relA、spoT突变菌株的生物膜形成能力均显著上升,且spo T突变菌株的形成能力强于relA突变菌株。代谢活性测定结果表明,spo T和relA基因突变菌株对96种底物的利用代谢较野生型菌株无显著差异。运动性测定结果表明,相比野生型菌株,relA、spoT突变菌株的运动能力均显著下降,且spoT突变菌株的运动能力比relA突变菌株下降的更明显。逆境诱导可培养性实验结果表明,对高温的耐受性Z-Aq-1△relA高于Z-Aq-1△spoT菌株且均高于野生型菌株,对渗透压的耐受性Z-Aq-1△relA高于Z-Aq-1△spoT菌株均低于野生型菌株。为此,推测relA和spoT基因不参与青枯菌Z-Aq-1菌株的致病调控网络,但对青枯菌Z-Aq-1菌株的运动性、生物膜和生长速率生物学表型具有调控作用。2.野生型菌株与突变菌株的转录组学研究研究明确富营养培养条件和寡营养培养条件下突变菌株与野生型菌株差异表达的基因。在寡营养培养条件下,与野生型菌株相比,relA突变菌株中motA、motB、flg K三个与运动性相关的基因表达量显著下调;spoT突变菌株中motA、motB、flgK等十几个与运动性相关的基因表达量显著下调;发现两个突变菌株中TetR、LysR、Asn C、MarR等调控转录因子均差异表达。为此,推测relA、spo T基因参与青枯菌运动性的调控,motA、motB、flgK是调节青枯菌运动性的关键基因。转录组测序结果初步探明了青枯菌中ppGpp调控网络以及发掘新的与运动性相关基因。