黄单胞细菌致病相关基因的克隆

黄单胞细菌致病相关基因的克隆

论文摘要

水稻白叶枯病(Bacterial blight,BB)是世界水稻生产中的主要病害之一,也是我国水稻高产、稳产的主要限制因素之一。随着水稻基因组的测序完成,以及白叶枯病菌在水稻上的致病特异性,水稻与白叶枯病菌的互作研究已经成为现今研究植物-病原菌相互关系的首选材料。同时,利用抗性基因选育抗病品种是防治白叶枯病的有效手段,目前国际上命名的水稻白叶枯病基因已达30个之多。中国农业科学院作物科学研究所从普通野生稻(Oryzae rufipogon)中发掘鉴定的新基因Xa23是迄今发现的抗谱最广、抗性转移效应最强的全生育期完全显性的白叶枯病抗性基因,不同遗传背景的F1植株从苗期到成株期均表现高度抗病,是改良水稻、特别是杂交稻白叶枯病抗性的优异抗源,迄今,在自然界未发现能使Xa23致病的白叶枯菌株。水稻白叶枯病由黄单胞杆菌水稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)引起。水稻黄单胞杆菌PXO99是迄今发现的致病性最强、致病谱最广的菌株,除携带有Xa23的水稻品种CBB23外,几乎对所有的水稻品种致病。于是,我们用抗谱最广的水稻CBB23(Xa23)与致病谱最广的白叶枯病菌PXO99为材料,研究植物与病原菌之间典型的特异性互作关系。克隆PXO99对CBB23(Xa23)的致病基因,将有助于阐明白叶枯病菌的广谱致病性机理。我们实验室利用Tn5转座系统,建立了容量为24192个突变体菌的PXO99突变体库,本研究以每个突变菌株对应一株水稻的方式,通过大量的人工剪叶接种,筛选了包含24192个突变体的Tn5-PXO99突变体库,经过初步筛选,获得121个可疑致病突变菌株,然后采用注射接种和人工剪叶接种相结合的接种鉴定方法,经过反复筛选鉴定,最终确认14个可使CBB23(Xa23)水稻产生不同严重程度的致病症状的突变菌株,并对这14个致病突变体进行PCR分子检测Tn5的插入,Southern检测转座子Tn5插入拷贝数。在这14个致病突变体中,我们选择了两个单拷贝Tn5插入、致病性较强的致病突变体XMS-16、XMS-86进行侧翼序列分析,通过PCR walking的方法,分离出Tn5插入位点侧翼片段并测序。通过比对Xoo KACC10331genomic DNA序列,发现转座子Tn5在XMS-16和XMS-86基因组中的插入位点分别位于该基因组的788957bp处和3254316bp处,分别破坏了基因Xoo0774和Xoo3031,基因Xoo0774编码一个158个氨基酸的外膜蛋白,基因Xoo3031为一个编码330个氨基酸的细胞色素过氧化物酶CCPs。对这两个基因进行了生物信息学分析,并讨论了这两个基因可能的致病机理。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言与文献综述
  • 1 植物-病原菌的相互作用
  • 2 水稻与黄单胞菌相互作用
  • 2.1 水稻白叶枯菌介绍
  • 2.2 水稻白叶枯病菌致病性的分化
  • 2.3 白叶枯菌与水稻的基因互作
  • 2.4 白叶枯菌致病相关因子
  • 3 水稻白叶枯病概述
  • 3.1 水稻白叶枯病症状
  • 3.2 发病及流行特点
  • 3.3 防治措施
  • 4 水稻黄单胞菌致病相关基因的研究进展
  • 4.1 无毒基因
  • 4.2 hrp/hrc基因
  • 4.3 dsp基因
  • 5 水稻黄单胞菌致病相关基因的表达调控
  • 5.1 双组分调控系统
  • 5.2 c-di -GMP
  • 5.3 DsF
  • 6 水稻黄单胞菌的分泌系统
  • 6.1 Ⅰ型分泌系统
  • 6.2 Ⅱ型分泌系统
  • 6.3 Ⅲ型分泌系统
  • 6.4 Ⅳ型分泌系统
  • 6.5 Ⅴ型分泌系统
  • 6.6 Ⅵ型分泌系统
  • 7 水稻黄单胞菌致病相关基因的克隆策略及方法
  • 7.1 基因克隆的方法
  • 7.2 分离致病基因常用方法
  • 7.3 鉴定致病基因主要实验技术
  • 8 水稻白叶枯病菌致病机理研究进展
  • 8.1 无毒基因
  • 8.2 hrp基因簇及hrp调控网络
  • 8.3 其它毒性因子
  • 9 论文选题及技术路线
  • 9.1 立题依据
  • 9.2 研究目标、内容及方法
  • 9.3 技术路线
  • 第二章 水稻白叶枯菌致病突变体筛选
  • 1 材料和方法
  • 1.1 实验材料
  • 1.2 实验方法
  • 2 结果与分析
  • 2.1 致病突变体的初筛
  • 2.2 致病突变体的复筛
  • 3 小结
  • 第三章 水稻白叶枯菌致病突变体的分子鉴定
  • 1 材料和方法
  • 1.1 实验材料
  • 1.2 实验方法
  • 2 结果与分析
  • 2.1 PCR检测Tn5转座子插入
  • 2.2 致病突变体中转座子插入拷贝数确定
  • 3 小结
  • 第四章 水稻白叶枯菌致病基因的分离克隆及生物信息学分析
  • 1 材料与方法
  • 1.1 实验材料
  • 1.2 实验方法
  • 2 结果与分析
  • 2.1 PCR walking扩增产物
  • 2.2 Tn5转座子插入位点的确定
  • 2.3 致病性基因的生物信息学分析
  • 3 小结
  • 第五章 讨论
  • 1 突变体库的建立及筛选
  • 2 致病突变体的分子分析
  • 3 致病突变体的侧翼序列分析及其致病机理分析
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 缩略词表
  • 附录
  • 个人基本情况
  • 教育及科研背景
  • 硕士期间发表论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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