水稻条斑病菌rsmA基因调控毒性相关基因表达的机理研究

【摘要】：水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)侵染水稻引起的细菌性条斑病(bacterial leaf streak,BLS)已成为我国南方水稻种植区最严重的细菌病害之一。Xoc依赖其T3SS基因簇编码的Ⅲ型分泌系统(Type III secretion system,T3SS)将效应蛋白分泌到寄主水稻细胞中,激发水稻的抗(感)病性。RsmA属于CrsA/RsmA蛋白家族成员,是一类RNA结合蛋白,作为一类全局性的转录后调控因子,调控碳代谢、生物膜形成、游动性以及致病性相关基因的表达等。同源性搜索结果显示,Xoc中存在rsmA_(Xoc)基因,其与水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)的rsmA_(Xoo)同源性为100%。但是,rsmA_(Xoc)基因在致病性中的功能未知。为了研究rsmA_(Xoc)基因在致病性中的功能,本研究构建了Xoc的rsmA缺失突变体RΔrsmA,发现RΔrsmA在水稻上仍具有致病性,在非寄主烟草上也能够激发HR反应,这些结果与已鉴定的rsmA_(Xoo)突变体表型不一致。但是,与野生型菌株相比,RΔrsmA在感病水稻上的毒性显著降低。毒性相关表型结果显示,RsmA正调控EPS的产量,负调控生物膜的形成和胞外蛋白酶的活性。RsmA通过正调控hrpX基因的转录表达来调控T3SS基因的表达。这暗示,在Xoc中RsmA为重要的毒性调控子,精细地调控多种毒性相关的表型。利用比较转录组学技术,对Xoo和Xoc的rsmA突变体和野生型菌株进行了转录组测序分析,结合荧光定量PCR的分析,发现在Xoo和Xoc的rsmA突变体中有181个基因上调表达,51个基因下调表达,显著差异性表达的基因有16个。这些基因涉及细胞代谢过程、细胞内定殖、细胞膜形成、多糖代谢及纤维素代谢过程。本研究首次在Xoc菌株中对rsmA基因在致病性中的功能进行了分析,发现RsmA调控T3SS基因表达的机理与已有黄单胞菌中的研究存在差异。这为解析RsmA对T3SS基因新的调节机制提供了新的线索。同时,在Xoo和Xoc中RsmA下游调控基因的鉴定也为解析其在2个水稻致病变种中功能的差异提供了线索。