水稻白叶枯病菌minCDE系统调控hrp基因表达的机理研究

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水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)侵染寄主水稻,引起水稻白叶枯病(bacterial leaf blight,BLB,是水稻上最严重的细菌病害之一。Xoo主要依赖hrp基因簇编码的III型分泌系统(Type III secretion system,T3SS)将效应蛋白(T3SS effectors,T3SEs)注入水稻细胞中,激发水稻的抗(感)病性。为了准确在Xoo中进行hrp基因的转录表达和调控研究,本研究构建了3个启动子探针载体pHG1、pHG2和pHG3。通过3个hrp基因的表达分析,证明了启动子探针载体能够有效地进行hrp基因的转录表达分析,为后续Xoo毒性相关基因的表达调控研究提供了有效的工作体系。同源性搜索结果显示,一些已鉴定的毒性相关基因在Xoo的代表菌株PXO99~A中保守存在。为了明确这些毒性基因对hrp基因表达调控的影响,本研究成功获得了14个毒性基因的突变体;利用已建立的hrp融合表达体系和荧光定量PCR技术,证明了双组分调控系统ColR/ColS、RpfC/RpfG和转录调控子Clp负调控hrpG和hrpB1的表达;Trh和XrvA通过HrpG-HrpX途径正调控hrpB1的表达;HpaR1和Fur不依赖于HrpG仅通过HrpX正调控hrpB1的表达。这些调控关系的鉴定为进一步解析hrp调控网络提供了新的线索。细菌的分裂受许多调控子的精细调控,包括由MinC、MinD和MinE组成的Min系统。从以hrpF::gusA为报道体系的突变体库中,获得突变体8-24,测序分析发现该突变体中Tn5转座子插在minC基因中。本研究构建了minC和minD的单基因缺失突变体PΔminC和PΔminD以及minC、minD和minE的3基因缺失突变体PΔminCDE。从转录和转录后水平证明minCDE系统通过HrpG-HrpX途径负调控hrp基因的表达,其中MinC负调控hrp基因的表达最明显。MinC和MinD不结合hrpG基因的启动子区,可正调控rpfG和clp基因的表达。电镜和荧光显微镜观察发现,PΔminC菌体较野生型明显变长。游动性和毒性测定结果显示,与野生型菌株相比,PΔminC在半固体培养基上的游动性明显降低,以及在感病寄主水稻上毒性也明显降低。本研究为首次报道minCDE系统涉及水稻黄单胞菌hrp基因的调控,为hrp调控网络的解析和minCDE新功能的挖掘提供了新的线索。
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