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水稻黄单胞菌栖稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola,Xoc),俗称水稻条斑病菌是水稻重要的细菌性病原物之一,能侵染水稻产生细菌性条斑病(bacterial leaf streak,BLS),造成水稻严重减产。Xoc主要通过叶片的气孔和伤口侵染水稻,并定殖在叶肉组织的质外体,导致脉间失绿,形成失绿条斑。至今尚未在水稻中发现抗BLS的主效抗病基因,亟待发展有效的防治BLS方法。已有研究表明趋化性在细菌的侵染前期起到关键作用,然而,目前我们对Xoc的趋化受体的功能及作用机理尚未了解清楚。趋化受体,也称甲基化受体蛋白(methyl-accepting chemotaxis protein,MCP),在细菌趋化中接受化学信号并将信号传递到下游,从而引发细菌产生趋利避害的一种行为,为了弄清Xoc中的甲基化受体蛋白MCP的功能,对Xoc GX01菌株中注释的甲基趋化受体基因mcp和一个鞭毛合成相关基因进行突变研究,主要结果如下:1.Xoc GX01基因组中mcp基因注释及编码产物分析。通过生物信息学方法对Xoc GXO1菌株的基因组进行分析,确定该菌株具有19个mcp基因。通过KEGG的比对分析发现Xoc BLS256的部分mcp基因在注释中不完整,在Xoc GXO1的注释中,XOC2399和XOC1592的编码产物都具有双重跨膜结构域,形成完整的配体结合结构域(ligand binding domain,LBD)。2.基于同源双交换方法构建mcp基因突变体。通过PCR的方法获取mcp基因的上下游片段,与自杀质粒pK18mobsacB载体进行连接成重组质粒,通过三亲本接合的方法将重组质粒导入到Xoc GX01菌株中,经过两次重组交换的筛选和验证,构建了11个mcp基因的突变体和一个鞭毛合成相关基因的突变体。3.采用毛细管法对Xoc GX01野生型菌株和突变体菌株进行趋化鉴定。在趋化鉴定中,Xoc GX01菌株对供试葡萄糖、木糖、蔗糖、果糖、叶子提取物、水稻研磨物、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、丙氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、色氨酸、天冬酰胺、缬氨酸、谷氨酸、甲硫氨酸具有明显的趋化性。结果表明,Xoc GXO1野生型菌株和突变体菌株对部分化合物的趋化性保持不变,而对部分化合物的趋化性具有显著差异,提示相应的mcp基因与对应的趋化物相关。4.Xoc GX01突变体表型检测和致病力分析。对11个mcp突变体和一个鞭毛基因突变体进行表型检测和致病力检测,并对其中表型变化和致病力变化明显的突变体进行互补。实验发现,多数mcp基因突变后,不影响突变体的表型和致病力。而XOC2399基因的缺失导致细菌游动性显著下降、涌动性显著上升、胞外多糖上升、胞外蛋白酶轻微下降抗氧化能力上升、抗盐能力降低、致病力显著下降。△XOC2350游动性显著下降;△XOC1592、△XOC2048、△XOC2854生物膜形成能力降低;在压渗致病实验中,△XOC2399、△XOC2048、△XOC2854的致病力下降;在压渗和喷雾实验中,△XOC2350致病力上升。通过过敏反应检测,证明mcp基因与三型系统没有关系。5.XOC2399在趋化和致病中作用的鉴定。将带有XOC2399基因的质粒导入△XOC2399中,成功地恢复了多种表型,例如致病力、趋化性、运动能力和基本表型等,表明XOC2399在条斑病菌的趋化和致病中其重要作用。综上所述,本研究系统地对水稻细菌性条斑病Xoc GX01中的趋化受体相关基因进行了部分突变,完成了对Xoc GX01菌株部分mcp基因功能的初步探索,鉴定了一个重要的mcp基因XOC2399,为后续深入研究mcp功能提供线索,以及对水稻细菌性条斑病病害防治提供了参考。