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柑橘黄龙病(Citrus Huanglongbing,HLB)是柑橘生产上的一种毁灭性病害。在中国,目前黄龙病原被认为是候选韧皮部杆菌属亚洲种(Candidatus Liberibacterasiaticus)。该细菌目前还不能人工培养,传统的细菌学研究非常困难。但是,随着基因组技术的发展和应用,不少细菌生物学性状可以从DNA序列分析的角度来推测和鉴定。
原噬菌体是细菌的重要生物学特征,它在细菌毒性,环境适应性,种群分化和基因组进化等方面己成为HLB研究领域的热点问题。人们普遍认为地理环境因素可以造成细菌种群多样性的重要原因,但基于保守序列的多样性分析表明,"Ca.L.Asiaticus"菌系不能按照地域完全区分开来。随着"Ca.L,.asiaticus"及其原噬菌体全基因组序列测序的完成,可以通过寻找新的基因用于"Ca.L.asiaticus"细菌多样性的研究。原噬菌体序列存在于细菌基因组中,在基因水平转移和细菌致病性等方面起着越来越重要的作用。分析发现"Ca.L.asiatieus"中有不少原噬菌体基因序列,在本实验室对原噬菌体末端酶大亚基片段CLIBASIA05610研究的基础上,我们找到另两个原噬菌体基因CLIBASIA05625和CLIBASIA05600,可用于云南和广东的"Ca.L.asiaticus"种群多样性的研究,并对其原噬菌体的插入/缺失情况做了初步分析。
主要研究结果如下:
1、以原噬菌体末端酶大亚基基因(CLIBASIA05610)为中心,根据已报道的基因组序列选取上下游的12个"Ca.L.asiaticus"原噬菌体基因(CLIBASIA05575—CLIBASIA05635)进行多菌系比较,通过常规PCR检测及克隆测序比对,发现仅在CLIBASIA05625基因上,云南菌系YN835和广东菌系GDws231在140个碱基上发生错配,但在氨基酸水平上两者的相似度为69%,序列一致性为79%。蛋白质的二级结构预测基因的功能表达上很可能基本一致。
2、在云南60个感染"Ca.L.asiaticus"的柑橘样品中,有51个样品检测到了CLIBASIA05625基因,在广东141个感染"Ca.L.asiaticus"的柑橘样品中,有52个样品检测到了原噬菌体CLIBASIA05625基因。对两地共103个PCR产物进行克隆测序发现,51个云南样品中有39个样品(76.5%)与云南菌系YN835的原噬菌体序列相同,12个样品的(23.5%)与广东菌系GDws231的原噬菌体序列相同;52个(100%)广东样品均与广东菌系GDws231的原噬菌体序列相同。卡方分析表明,在该基因上云南和广东很有可能各有一种噬菌体,即P-YN835和P-GDws231。而且,云南的P-GDws231来自广东。两种明显不同的原噬菌体也说明两地的"Ca.L.asiaticus"种群存有差异。
3、在原噬菌体基因CLIBASIA05600上,云南50个样品(100%)均仅扩增出一条大小为816bp的目的片段,而广东66个样品中有61个(92.4%)可扩增出两条片段(包括目的条带),5个样品(7.6%)仅可扩增出一条片段。因此,引物5600f/5600r可用于区分云南、广东两地"Ca.L.asiaficus"的研究中。
4、针对云南、广东两地在CLIBASIA05625原噬菌体基因序列上存在的差异,设计出一对专有引物5625Af/5625r,该引物仅能扩增出与菌系YN835原噬菌体序列相同的样品,反之则不能。以此来区分两种不同的原噬菌体序列。