胡萝卜软腐果胶杆菌中受马蹄莲组织提取液诱导表达基因的克隆及功能分析

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胡萝卜软腐果胶杆菌胡萝卜亚种(Pectobacterterium carotovorum subsp. carotovorum, Pcc)寄主广泛,可引起多种作物及观赏性植物的软腐,Pcc引起的软腐病一直是植物病理学研究的热点,其全基因序列公布后,与其致病相关的研究更加深入。为了探寻Pcc的致病相关基因在致病过程中与寄主之间的关系,本文选用Pcc的感病寄主黄花马蹄莲(Zantedeschia.elliotiana)和耐病寄主白花马蹄莲(Zantedeschia. aethiopica)并结合转座子随机插入法对Pcc与马蹄莲的互作进行研究,为Pcc的致病机理提供理论依据。本研究利用含有无启动子的Km抗性基因的转座子mariner对Pcc菌株PccSl进行转座诱变,建立突变体文库,从6000多个突变子中筛选到约500株受组织液诱导表达的突变株,通过致病性测定,得到1株受黄花马蹄莲(感病品种)组织提取液诱导而表达增强且与致病性相关的突变株PM86,1株受白花马蹄莲(耐病品种)组织提取液诱导而表达增强且与致病性相关的突变株PM5。通过添加寄主组织提取液培养,结果表明:突变株PM86受寄主提取液诱导表达明显。致病性测定结果显示,突变株PM86在黄花马蹄莲上致病性减弱,病斑面积为约野生型的1/6,在白花马蹄莲和大白菜上的致病性丧失,病斑面积为0。突变株PM5在三种寄主的上致病性都表现为减弱,其中在黄花马蹄莲和白花马蹄莲上的病斑面积约为野生型的1/2,在大白菜上的病斑面积约为野生型的1/4。通过亚克隆的方法,鉴定出突变株PM86中转座子插入位点为核糖体蛋白基因rplY (50S ribosomal protein L25),突变株PM5中转座子插入位点为辅酶Q氧甲基转移合成酶ubiG.基因(ubiquinone biosynthesis O-methyltransferase).为了进一步研究rplY.基因和ubiG基因的功能,随后利用同源重组获得两个基因的缺失突变株△rplY和△ubiGo致病性结果显示,突变株△rplY在黄花马蹄莲上的病斑面积约为野生型的1/5,在白花马蹄莲和大白菜上的致病性丧失,病斑面积为0。致病相关表型测定显示,突变株△rplY游动性丧失,沉降速率明显加快,产生胞外蛋白酶和纤维素酶的能力降低,果胶酶产量略有降低;突变菌株的互补菌株恢复了野生菌株的相关功能。ubiG基因突变体△ubiG在不同寄主上的致病性减弱,其中在黄花马蹄莲和白花马蹄莲上的病斑面积约为野生型的1/2,在大白菜的病斑面积约为为野生型的1/5。对突变株△ubiG的致病相关的表型进行测定,结果显示,相比于野生菌株,菌体沉降速率明显加快,生物膜产量降低,约为野生型的1/2,对链霉素和新霉素抗性增强,分别为野生型的3倍和27.5倍,不产生胞外蛋白酶,突变菌株的互补菌株恢复了部分野生菌株相关功能。
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