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胡萝卜软腐果胶杆菌胡萝卜亚种(Pectobacterium carotovorum subsp.carotovorum,简称Pcc)是导致农作物产生软腐病的重要的病原细菌。Pcc的寄主范围十分广范,给农业生产造成危害严重并造成巨大的经济损失。研究表明Pcc能够产生如果胶酶、纤维素酶和蛋白酶等多种植物细胞壁降解酶(PCWDEs),及其它各种致病因子,研究其致病机制有助于制定有效的防控对策。Pcc中主要致病因子是通过T2SS向细胞外泌出,T6SS泌出物质主要参与环境竞争。本实验室前期研究发现,PccS1中T6SS的组成基因impG与致病力相关。为了探究impG参与致病的调控机制,本研究利用impG+FLAG标签的过表达菌株通过Co-IP及细菌双杂的实验方法,寻找与ImpG互作的蛋白,并对impG及其互作蛋白的致病相关性进行了研究。本研究通过一系列验证得到25个可能与ImpG互作的蛋白:AlaS、DnaK、EttA、GlpK、HslU、MglA、MviM、OppD、OsmY、PrkA、PurA、RplA、RplE、RplF、RplP、RplV、RpsP、TolB、PC10243、PC10287、PC10296、PC10601、PC13387、PC13700、PC14255。对上述互作蛋白进一步研究分析发现,与ImpG互作的蛋白大多数为核糖体蛋白及和糖代谢及转运相关的蛋白,这说明ImpG蛋白可能需要通过核糖体蛋白的帮助才能在T6SS中发挥作用,在发挥作用的同时可能需要大量的能量输送。通过对这25个中的12个基因缺失突变发现,只有突变体ΔpurA致病性显著降低,与糖代谢及转运相关的蛋白所对应的基因缺失突变之后没有对大白菜致病性造成显著影响。PurA是一种腺苷酸琥珀酸合成酶(ADSS),参与细胞内核苷酸的从头合成途径及补救合成途径。因此,我们认为ImpG蛋白在参与T6SS正常作用的同时,可能对细菌的从头合成途径也产生作用。和PurA 一样,腺苷酸琥珀酸裂解酶(PurB)与其共同参与合成途径,通过基因序列比对发现,PccS1中存在一个purB基因,同时还存在2个purB同源基因。为了进一步了解从头合成途径,本研究构建了Δpur 突变体,结果表明,缺失purB不会对致病性产生显著的变化。本研究通过将野生型PccS1和突变株AimpG在MMX基础培养基中及MMX+组织液(ZE)中生长至OD600=1.0回收处理进行相关测序。通过使用相关数据库和生物信息学的软件分析来比较野生型和突变体及其组织液诱导后的差异,并得到相关生长转录谱。数据的分析结果表明:无论是野生型PccS1还是突变体ΔimpG,相同菌株在MMX中加入组织液ZE之后其下调基因数都多于上调基因数,说明组织液对病原菌的诱导起到正面调控作用;野生型PccS1和突变体ΔimpG的比较及其二者加组织液ZE后的比较显示,PccS1的上调基因总是大于下调基因,说明impG缺失后起负面调控作用比较大;同时,野生型PccS1和突变体ΔimpG其双组分系统、氨基酸代谢、细菌分泌系统和能量或转运系统都受到影响,其中加组织液ZE差异表达的基因更多一些;且相对于突变体ΔimpG,野生型PccS1与T6SS相关的17个基因中12个都有上调。此外,本研究还对不同菌株(目前已经公布了 7个不同亚种的软腐病菌的相关全基因组序列:P.aroidearum PC 1、carotovorum subsp.carotovorum PCC21、P.carotovorum WPP14、P.brasiliensis PBR1692、P.wasabiae WPP163、P.wasabiae SCC3193、P.wasabiae CFBP3304,与PccS1 一起共8个菌株,它们最初的寄主为单子叶或双子叶植物,其中来自单子叶的有PC1、PccS1,来自双子叶的有PCC21、WPP14、PBR1692、WPP163、SCC3193、CFBP3304。)的 RplY 蛋白序列及与 ImpG互作的核糖体蛋白序列进行了相应的比较,结果表明RplY、RplA及RplF从单子叶植物中分离的菌株其核糖体蛋白序列完全相同,而从双子叶植物中分离的菌株其核糖体蛋白序列与单子叶中分离的核糖体序列存在有规律的差异。综上所述,通过蛋白互作验证及其相关验证和转录组测序结果表明:(1)ImpG在T6SS组成中具有重要价值;(2)prA基因与致病性有关;(3)ImpG蛋白在作用过程中可能需要大量的能量转运;(4)病原菌部分核糖体蛋白在单子叶和双子叶寄主中可能存在差异并对致病效果有影响,同时可以对后续发现菌株的原始寄主做初步的判断。关于ImpG蛋白及其互作核糖体蛋白的更深层次的作用和purA基因的具体致病机制还需进一步探索。