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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)在中国具有广泛的寄主范围和地理分布,是引起各地区多种蔬菜和观赏花卉发生软腐病的重要病原细菌。
本研究自江苏、云南等地采集了4种作物6个品种的软腐病样本,通过室内分离培养,并利用Biolog技术和16S rRNA及四个看家基因recA、mdh、rpoH、fliA序列比对进行鉴定,确定分离自黄花马蹄莲、白菜、杂交白菜矮脚黄、红萝卜的6个菌株均为胡萝卜软腐果胶杆菌胡萝卜亚种(Pectobacterium carotovorum subsp.carotovorum)。
以实验室前期保存菌株PccS1(室内诱导利福平抗性菌株)为参比菌株,利用平板法测定了各菌株对链霉素的敏感性,结果表明:在最近分离获得的7个菌株中,只有来自云南彩色马蹄莲(Zantedeschia hybrida Spr.)盆栽花卉软腐组织中分离获得的菌株PaNJAU2对链霉素具有抗性,该菌株在培养基中链霉素浓度为150μg/mL时依然能正常生长,最低抑制浓度接近200μg/mL,而其他6个菌株均对链霉素有较强的敏感性,在平板中链霉素浓度为10μ/mL时均不能再生长。分离自云南的菌株对链霉素的EC50是参比菌株PccS1的35倍,其他菌株对链霉素的敏感水平与参比菌株相近。由此可以判定云南彩色马蹄莲盆栽软腐植株分离获得的软腐菌对链霉素已产生了临近高水平的抗性(根据抗性划分界限)。
为了探究软腐果胶杆菌产生链霉素抗性的机制,首先检测了链霉素是否作为碳源被该菌株所利用,结果表明:该菌株的链霉素抗性与将链霉素作为碳源利用无关。因此,预测与链霉素调控基因有关,分析全基因组注释结果,猜测基因acrB、rpsL、和PaNJAU2_4706与链酶菌降解相关,在培养基中添加和未添加链霉素,利用荧光定量方法,比较了这3个基因表达量差异,结果表明:加入链霉素后,基因acrB、rpsL的表达量显著上调,PaNJAU2_4706的表达量几乎没有变化。为此,对基因acrB、rpsL进行敲除突变,突变株对链霉素的敏感性测定结果表明:云南彩色马蹄莲软腐菌对链霉素的抗性产生与rpsL基因有关,而acrB基因缺失突变株对链霉素的抗性与野生型相比没有差异。rpsL的氨基酸序列在云南菌株PaNJAU2与参比菌株PccS1中完全一致,但是核苷酸序列比对结果表明:云南菌株的核苷酸序列中有一个碱基发生突变,279位点处由G突变成T,其机制需要进一步研究。此外,致病性检测结果显示:与野生型菌株相比,rpsL缺失突变后致病力显著下降,相关表型检测结果显示:与野生型菌株相比,rpsL基因缺失突变后,菌株△rpsL的胞外酶活性丧失,同时失去了对大肠杆菌的竞争能力,游动性丧失,细菌沉降性显著增强,生物膜形成能力与野生型相比有所下降,但差异不大。
综上所述,本研究分离培养的植物软腐病菌菌株中,菌株PaNJAU2对链霉素已产生较高抗性,在盆栽马蹄莲生产过程中需要引起重视。抗性机制研究初步结果表明该菌株对链霉素的抗性形成与仍吐基因密切相关。巾止基因是核糖体蛋白S12的编码基因,其发生突变是引起链霉素抗性的原因之一。
本研究自江苏、云南等地采集了4种作物6个品种的软腐病样本,通过室内分离培养,并利用Biolog技术和16S rRNA及四个看家基因recA、mdh、rpoH、fliA序列比对进行鉴定,确定分离自黄花马蹄莲、白菜、杂交白菜矮脚黄、红萝卜的6个菌株均为胡萝卜软腐果胶杆菌胡萝卜亚种(Pectobacterium carotovorum subsp.carotovorum)。
以实验室前期保存菌株PccS1(室内诱导利福平抗性菌株)为参比菌株,利用平板法测定了各菌株对链霉素的敏感性,结果表明:在最近分离获得的7个菌株中,只有来自云南彩色马蹄莲(Zantedeschia hybrida Spr.)盆栽花卉软腐组织中分离获得的菌株PaNJAU2对链霉素具有抗性,该菌株在培养基中链霉素浓度为150μg/mL时依然能正常生长,最低抑制浓度接近200μg/mL,而其他6个菌株均对链霉素有较强的敏感性,在平板中链霉素浓度为10μ/mL时均不能再生长。分离自云南的菌株对链霉素的EC50是参比菌株PccS1的35倍,其他菌株对链霉素的敏感水平与参比菌株相近。由此可以判定云南彩色马蹄莲盆栽软腐植株分离获得的软腐菌对链霉素已产生了临近高水平的抗性(根据抗性划分界限)。
为了探究软腐果胶杆菌产生链霉素抗性的机制,首先检测了链霉素是否作为碳源被该菌株所利用,结果表明:该菌株的链霉素抗性与将链霉素作为碳源利用无关。因此,预测与链霉素调控基因有关,分析全基因组注释结果,猜测基因acrB、rpsL、和PaNJAU2_4706与链酶菌降解相关,在培养基中添加和未添加链霉素,利用荧光定量方法,比较了这3个基因表达量差异,结果表明:加入链霉素后,基因acrB、rpsL的表达量显著上调,PaNJAU2_4706的表达量几乎没有变化。为此,对基因acrB、rpsL进行敲除突变,突变株对链霉素的敏感性测定结果表明:云南彩色马蹄莲软腐菌对链霉素的抗性产生与rpsL基因有关,而acrB基因缺失突变株对链霉素的抗性与野生型相比没有差异。rpsL的氨基酸序列在云南菌株PaNJAU2与参比菌株PccS1中完全一致,但是核苷酸序列比对结果表明:云南菌株的核苷酸序列中有一个碱基发生突变,279位点处由G突变成T,其机制需要进一步研究。此外,致病性检测结果显示:与野生型菌株相比,rpsL缺失突变后致病力显著下降,相关表型检测结果显示:与野生型菌株相比,rpsL基因缺失突变后,菌株△rpsL的胞外酶活性丧失,同时失去了对大肠杆菌的竞争能力,游动性丧失,细菌沉降性显著增强,生物膜形成能力与野生型相比有所下降,但差异不大。
综上所述,本研究分离培养的植物软腐病菌菌株中,菌株PaNJAU2对链霉素已产生较高抗性,在盆栽马蹄莲生产过程中需要引起重视。抗性机制研究初步结果表明该菌株对链霉素的抗性形成与仍吐基因密切相关。巾止基因是核糖体蛋白S12的编码基因,其发生突变是引起链霉素抗性的原因之一。