论文摘要
激发子是由寄主所识别的病原菌信号分子,是病原菌与植物相互识别的重要信号分子,能诱导基因表达和宿主植物产生防御反应,如活性氧的产生、胼胝质的沉积、过敏反应等,这些信号分子的产生诱导植物产生局部获得抗性或系统获得抗性,防止病原菌的扩散和二次侵染。病原菌与植物交换信号,最终导致植物感病或抗病。本研究以水稻黄单胞菌白叶枯致病变种（Xanthomonas oryzae pv. oryzae）PXO99A为研究对象,通过预测和验证新型激发子,使我们能进一步了解病原菌与植物的互作及其共进化的关系。在黄单胞菌中,激发子主要是由Ⅲ型分泌系统分泌的,其特征是基因序列上游100个碱基左右有保守的顺式调控元件PIP（plant-inducible promoter）box和N端氨基酸组成比较保守。我们用预测软件Effective T3、 SIEVE和BPBAac在PXO99A基因组中进行激发子预测,选取其中2个或3个预测软件的交集且功能未知的24个基因作为研究对象；同时根据基因序列上游是否有PIP box,自主预测得到了7个未知功能的潜在激发子。除了Ⅲ型分泌系统激发子,其他分泌系统也有报道激发子,我们根据PSORTdb软件预测了8个胞外分泌蛋白。我们用根癌农杆菌介导的方法使以上39个潜在激发子基因在烟草中瞬时表达,通过检测植物PTI相关表型如活性氧的检测、胼胝质的沉积和PTI标志基因的高表达验证以上基因的功能。结果显示,在39个基因中有8个基因是激发子,9个基因可能是激发子,1个基因不是激发子。另外,我们根据植物的表型选择对15个基因进行单敲除或双敲除,得到18个PXO99A突变体,由于季节原因及时间有限,还未得到此18个敲除突变体在水稻上致病性变化。苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis）是一类广泛存在于土壤中而且对昆虫具有致病性革兰氏阳性细菌。我们在对昆虫有高毒力的菌株YBT-1520基因组中发现一个能诱导植物产生坏疽、乙烯相关效应蛋白,本研究将其命名为NEL。通过生物信息学分析,NEL由npp1 （necrosis-inducing phytophthora protein）结构域和Ricin B结构域组成。对于能诱导植物产生坏疽、乙烯相关的nppl结构域,我们通过根癌农杆菌介导的方法使其在烟草中瞬时表达,检测植物PTI相关表型如活性氧的检测、胼胝质的沉积和PTI标志基因的高表达验证npp1在植物中的功能;纯化的Ricin B蛋白进行红细胞凝集实验,确证了Ricin B有凝集素功能。NEL来自苏云金芽胞杆菌,以秀丽小杆线虫N2和秀丽小杆线虫糖脂突变体bre-5为供试虫,发现NEL能抑制N2生长,而且其生长抑制的活性高于单一的npp1和Ricin,糖脂突变体bre-5对NEL有抗性。npp1是穿孔毒素,与苏云金芽胞杆菌中cry蛋白功能类似,故NEL为苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白的起源提供了新视角。
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