黄单胞菌Ⅲ型分泌系统抑制剂的筛选及其作用机制研究

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黄单胞菌是世界上能产生严重病害的革兰氏阴性菌之一,它包括稻黄单胞菌稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)和野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)等。传统的防治方法主要是以施用抗生素来杀死细菌。在杀死细菌或减少细菌生长的强大压力下,传统的抗生素耐药性正在越来越快地形成。革兰氏阴性细菌依赖于它们各自的III型分泌系统(T3SS)侵入宿主、抵抗吞噬;于是抑制T3SS且不影响黄单胞菌的生长便成为防控黄单胞菌的新策略。为寻找结构新颖的T3SS抑制剂,本论文以Xoo的T3SS为靶标,对本课题组所合成的496个天然产物结构衍生物和小分子杂环化合物进行了高通量筛选。通过初步筛选和生长曲线测试,我们获得了对过敏性反应有抑制的多个化合物,如I-9、I-12、I-13、III-1、III-2、III-3、III-4、III-6、III-8、III-9和III-15。在此基础上,我们研究了T3SS抑制剂的作用机制。一方面通过qRT-PCR实验和针对关键调控基因hrpG和hrpX的流式细胞仪实验(FACS)来检测上述11个化合物的初步作用机制;在外源加入化合物后,hpa1、hrcC、hrcU、hrpE、hrpF基因的表达和hrpG、hrpX基因的启动子活性均受到抑制,进而明确这些化合物的初步作用机制为影响HrpG-HrpX-其他hrp基因这条调控通路来影响T3SS。此外,本论文对上述系列化合物进行了表型检测,进一步确定了其能够特异性的靶向T3SS而对其它毒性因子没有影响。另一方面对上述筛选到的11种化合物进行广谱性拓展,针对Xcc构建了绿色荧光蛋白的高通量筛选体系来验证化合物的广谱性,随后进行菌落计数和过敏性反应实验来确认筛选到的I-9、I-12、I-13化合物也为Xcc的T3SS抑制剂。接下来,通过qRT-PCR实验发现分别外源加入I-9、I-12、I-13化合物后,8种相关基因的表达受到抑制。最后,对上述筛选得到的化合物进行致病性的检测。最终本论文筛选得到了11个新型的T3SS抑制剂,其对Xoo的防控效果优于阳性对照化合物TS006;其中,I-9、I-12和I-13还对Xcc有一定的防治效果,III-1、III-2、III-3、III-4、III-6、III-8、III-9和III-15对细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)有一定的防控效果。上述研究结果对新型农药的研发提供了理论支持和实验依据。
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