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《华中农业大学》 2013年
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柑橘溃疡病菌tale家族基因的功能研究

叶刚  
【摘要】:柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp. citri, Xcc)引起的柑橘溃疡病是目前柑橘上最重要的细菌性病害之一,病害发生时树势衰弱且果实品质受到严重影响,极大地威胁着世界柑橘产业的发展。柑橘溃疡病菌通过三型分泌系统分泌效应因子与柑橘发生互作,TALe(转录激活类似效应子)作为最主要的效应因子广泛分布在溃疡病菌中。本研究从分析我国柑橘溃疡病菌tale基因遗传多样性入手,选择tale基因保守的BamHI片段作为探针,运用Southern杂交的方法,初步掌握tale基因在溃疡病菌中的分布情况以及优势tale基因型。同时以Xcc049为出发菌株,采用无标记基因敲除技术对该菌株中含有的全部tale基因进行逐一敲除突变,然后将野生型、突变体和互补体菌株接种到感病柑橘品种甜橙上,通过对不同菌株诱导下的柑橘RNA进行深度测序,从而分析不同tale基因所引起的柑橘RNA转录表达变化情况。 从我国9个柑橘产区的6个柑橘品种上共收集到105个柑橘溃疡病菌株,这些菌株分别含有4-6个tale基因,依据tale基因大小及个数总共分为14种基因型(A-N),其中G型为优势基因型,占62%;其次为B型,占19%。然而J和L基因型代表菌株缺少pthA基因(tale家族基因成员,柑橘溃疡病菌最重要的毒性因子),它们在甜橙和葡萄柚上的毒性较含有正常pthA基因菌株要弱。我们还从来源于江西甜橙品种上分离到一类基因型为Ⅰ型的菌株,它们同样缺失pthA基因但却能产生正常的溃疡型症状,这意味着这些菌株含有一个新的类似与pthA功能的tale基因家族成员。这是我国首次报道柑橘溃疡病菌tale基因多样性,将更有助于我们了解该病原菌的致病机理。 对野生型菌株Xcc049A, tale基因敲除突变菌株Xcc049B、Xcc049C、Xcc049D和Xcc049E, pthA基因互补菌株Xcc049E+pthA接种后的甜橙RNA进行深度测序,结果表明Xcc049E+pthA菌株所引起的甜橙差异表达基因最多,与Xcc049E诱导结果相比,共有112个差异基因,其中上调101个下调11个,这些差异基因中大多数与细胞分裂、DNA修复及细胞编程性死亡相关。tal-C引起的柑橘差异表达基因中有11个基因与pthA所引起的的差异表达基因一致,这也间接地表明tal-C基因功能与pthA相似。Xcc049A、Xcc049B和Xcc049C在甜橙上所产生的症状一样,且tal-A和tal-B引起的甜橙RNA差异表达基因较少,均为3个,这表明tal-A和tal-B在柑橘溃疡病菌中对毒性的贡献不大,它们属于冗余的一类tale家族基因成员。tale基因编码的串联重复单元12和13位氨基酸与植物启动子结合从而启动相应的抗感病反应,根据柑橘RNA深度测序的结果,挖掘PthA所结合柑橘的靶序列,将对柑橘转基因抗病育种产生重大影响。
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