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水稻白叶枯病菌c-di-GMP信号蛋白分子鉴定及功能分析

梁士敏  
【摘要】:环鸟苷二磷酸(e-di-GMP)是一种新发现的细菌的新第二信使,并发现了鸟苷酸环化酶(DGC)和磷酸二脂酶(PDE)分别控制其合成和水解,而GGDEF结构域和EAL或HD-GYP结构域分别是DGC和PDE的活性中心。在细菌的基因组中存在着大量的GGDEF、EAL和HD-GYP结构域,如38个结构域存在于铜绿假单胞杆菌中、98个结构域存在于沙雷杆菌中、53结构域个存在于霍乱弧菌中和29结构域个存在于大肠杆菌中。另外发现,细菌的多种生物学功能受c-di-GMP调控,如:毒性、运动性和运动性等。 水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,简称Xoo)是重要的水稻致病菌。然而在其侵染水稻的过程中可能某些信号调控起着至关重要的作用,进而对其致病性具有决定性作用。但是,现在信号究竟是通过何种手段对Xoo的致病性及相关基因的表达进行调控的仍没有明确报道。多年研究发现,环鸟苷二磷酸(c-di-GMP)是一种新发现的、广泛存在于细菌中调控着细菌多种生物学功能的第二信使。水稻白叶枯病菌有25-31个GGDEF、EAL和HD-GYP结构域。然而,至今仍不清楚部分信号蛋白基因的生物学功能。本研究着重对c-di-GMP系统中重要的3个基因(PXO-02944、PXO-04753和PXO-03877)进行了分子鉴定和功能分析。 通过对PXO-02944、PXO-04753和PXO-03877进行分子克隆、序列分析、缺失突变和互补及其表型特征的鉴定;利用RT-Q-PCR方法,定量测定了A02944xoo、△04753xoo和Δ03877xoo毒性相关基因的表达。研究目的在于从Xoo中鉴别出相应的结构域蛋白基因、揭示其生物学功能,为全面阐明c-di-GMP代谢调控机理提供科学依据。 采用基因标记置换方法,分别构建推测了具有c-di-GMP合成活性的鸟苷酸环化酶活性基因(PXO-02944)和降解活性的磷酸二酯酶基因(PXO-04753和PXO-03877)缺失突变体。与PXO99A相比,△02944xoo胞外多糖和生物膜合成能力以及对水稻的毒性显著增强;△03877xoo的生物膜、胞外多糖形成能力和对水稻的致病性明显减弱;△04753对烟草的致敏性和生物膜形成显著降低。总之,本研究阐述了PXO-02944、PXO-04753和PXO-03877作为c-di-GMP信号途径应答调控因子,分别调控了Xoo的多种生物学功能及其相关基因的表达。


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