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十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,简称Xcc)是一种能引起所有十字花科植物黑腐病的重要病原细菌,也是研究微生物与寄主相互作用机理的重要模式菌。为了系统地研究Xcc基因的功能,本实验室构建了Tn5gusA5插入突变体库,并筛选出了一批致病力降低的突变体。本研究选取了其中10个假设蛋白基因作为研究对象,通过定点突变和互补对这些基因的功能进行分析。首先运用自消除质粒pK18mob系统对XC0612、XC0621、XC0622、XC0865、XC1038、XC1426、XC2021、XC2423、XC2565和XC3414进行突变,获得了这些基因相应的突变体。
致病性检测结果表明,只有NK1038和PK1038致病力下降明显,分别为野生型的1.1%和2%,其余11个突变体与野生型相比没有明显差异。表型检测发现,与野生型相比,突变体PK1038的EPS产量、胞外酶的活性、生物膜的形成、泳动性及过敏反应等均无明显差异;其在寄主体内的繁殖能力减弱,在NYGB中生长速度降低,在MMX中停止生长。通过氨基酸补缺实验,发现NK1038和PK1038均为L-甲硫氨酸营养缺陷型。采用PCR的方法扩增包含完整的XC1038的DNA片段并克隆到pLAFR3上,将获得的重组质粒分别导入突变体NK1038和PK1038进行功能互补,发现其表型变化都能基本得到恢复。
本研究结果表明XC1038是一个与L-甲硫氨酸合成相关的基因。推测可能是因为突变体合成L-甲硫氨酸受阻,在寄主体内得不到L-甲硫氨酸的供给,突变体生长繁殖受影响,最终造成致病力的下降。