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果胶杆菌(以Pectobacterium ssp.为主要代表,1988年前为Erwinia ssp.)是引起植物软腐和黑胫病的病原菌的总称。自1901年首次报道后,随着分类手段与方法的进步,该类病原菌的分类一直在发展变化之中,Pectobacterium的地理分布、寄主范围都非常广泛。在分子方法引入之后,不同地区不同寄主上分离的果胶杆菌的分子分类结果存在较大的差异。实验室前期分离了江苏、湖北、云南等地的12个软腐果胶杆菌,利用16S rRNA及recA、mdh、rpoH、fliA等看家基因和Biolog技术对进行鉴定,确定为软腐果胶杆菌属,但并不能明确其具体种。随着全基因组高通量测序技术的发展,利用比较基因组学和单拷贝直系同源进化树等方法为复杂多变的微生物种群分类指明了方向。本文利用二代测序技术从全基因组水平对12株Pectobacterium进行了全基因组测序分析,为了进一步明确12株Pectobacterium的系统分类学地位,通过比较基因组学在全基因组水平构建直系同源系统发育树,以平均核苷酸相似性(Average Nucleotide Identity,ANI)和模拟DNA-DNA 杂交(in silico DNA-DNA hybridization,isDDH)技术辅助进行系统发育分析。通过对46个Pectobacterium spp.和Dickeya spp.的菌株基因组编码序列orthomcl聚类,共得到766个单拷贝直系同源基因(one-to-one orthology)并构建最大似然(ML)进化树,把Pectobacterium明确分为9个主要类群,分别为P.carotovorum subsp.brasiliense(Pcb),P.aroidearum,P.carotovorum subsp.actinidiae(Pca),P.carotovorum subsp.carotovorum(Pcc),P.carotovorum subsp.odoriferum(Pco),P.atrosepticum,P.wasabiae,P.betavasculorum,和P.parmenr。tieiisDDH 与 ANI 结果也佐证 了进化树的分类结果。而且PccS1,PaNJAU150,PaNJAU160和PaNJAU2这4个菌株与PCl均被列入最新提出的物种P.aroidemaru种,这是目前为止第一次从全基因组水平上确定P.aroidearum的系统分类地位。本研究还从基因组特性方面分析,预测了 PccS1的15个HAIs(水平获得性基因岛)功能和相对位置。按功能分,15个HAIs可分成五类:整体或部分噬菌体、代谢岛、分泌岛、耐药岛和致病岛。为探究Pectobacterium各菌种对单双子叶寄主的偏好性。对9个分类群的38个菌株的寄主来源进行了统计,发现所有的P.aroidearum菌株均分离于单子叶植物,具有对单子叶寄主偏好性;所有其他类群的菌株均分离于双子叶植物(除PcbNJAU21分离于单子叶君子兰)。为了进一步研究软腐果胶杆菌侵染单、双子叶植物的致病能力,选用本实验室分离的12株Pectobacterium分别接种白菜、土豆和马蹄莲。结果表明,以上各菌株对双子叶寄主(白菜和马铃薯)的均有较强致病力,但对单子叶寄主(黄花马蹄莲)的致病力出现了分化。从双子叶分离的菌株对马蹄莲的致病力较弱。为了研究从双子叶分离的菌株产生致病力差异的原因,对其碳源利用情况、果胶酶、纤维素酶、蛋白酶的产生情况进行测定。结果表明,其在碳源利用和细胞壁降解酶类活性上并没有表现出明显的相关性,说明单从碳源利用和降解酶类活性上来区分菌株对寄主的偏好性具有一定的局限性。因此我们猜测分离于双子叶寄主菌株的寄主偏好性可能是其存在某些特有的基因或者效应因子,有待进一步的研究。分泌碳青霉烯抑制其他微生物的生长是果胶杆菌成功入侵寄主,繁衍种群的重要因子,因此研究意义重大。本研究表明基因簇(carbepenem genes)在软腐肠杆菌中分布差异大,构成类型多样,也决定了表型的多样性。其在Dickeya中并不存在;而在 Pectobacterium 中,有carA-H型,carF-H型和缺失型三种。PccS1,PcbNJAU132,PcbNJAU21,PcbNJAU140 有 carA-E基因:PccS1,PcbNJAU132,PcbNJAU21,PcbNJAU140有carF-H基因,对该12株菌株表型测试结果与基因型完全一致。软腐果胶杆菌中carI通过合成OHHL信号分子和carR蛋白结合调控碳青霉烯的合成。△carI(carR)在产生OHHL信号分子条件下,能产生碳青霉烯,暗示了 CarR蛋白的过表达募集carI同源基因,来合成OHHL从而恢复碳青霉烯活性。△carI、△hfq丧失了产生碳青霉烯的能力,而互补菌株则又恢复了碳青霉烯活性,表明carI、hfq基因是调控碳青霉烯合成所必需的。