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水稻白叶枯病是水稻上最重要的细菌病害之一,它是由稻黄单胞杆菌水稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)引起的。在Xoo中转录激活类似效应蛋白(Transcription activator-like effectors,TALEs)是通过Ⅲ型分泌系统(T3SS)分泌到寄主水稻中的一类泌出蛋白,其编码基因为tal基因。在Xoo中,tal基因的研究主要集中于已经测序的几个菲律宾、日本和韩国菌株上,中国菌株上报道的有avr/pthC8a,它为C8菌株中的一个无毒基因。挖掘新的tal基因、解析其功能是揭示病原细菌致病分子机制的基础,并为进一步进行水稻抗白叶枯病的遗传工程提供理论依据和基因资源。OS198是水稻白叶枯菌中国系统6号小种的代表菌株。它在多个水稻品种上(包括国际水稻所的近等基因系上)都表现为弱毒力。为了解该菌株的致病性分子遗传机制,我们对OS198基因文库克隆pUF369和pUF377中,经SphI酶切后大小分别为3.2 kb和2.6 kb的tal基因进行了克隆和生物学功能分析。凝胶回收pUF369中3.2 kb的SphI酶切片段和pUF377中2.6 kb的SphI酶切片段,将其分别克隆到tal基因的克隆骨架载体pZW上,获得含完整tal基因克隆pzw369-3.2、pzw377-2.6,将其线性化后连接到黄单胞菌表达载体pHMl上,获得的重组质粒分别命名为pHZ369. pHZ377。采用Tn5离体插入pzw369-3.2和pzw377-2.6,筛选tal基因被插入突变的克隆,利用Tn5末端的两个反向引物对突变体进行测序,测序序列拼接后获得tal基因的完整序列。pzw369-3.2中tal基因序列拼接后命名为tc lR26.5 (NCBI登录号为KJ192237.1)。talR26.5基因全长4452 bp,编码1483个氨基酸。两个BamHl位点之间序列大小为4281 bp。Blast分析发现,TALR26.5与菲律宾菌株PX0357中的AvrXa7-3M和日本菌株MAFF311018中的YP 451895蛋白在氨基酸序列上具有99%的一致性,34个氨基酸重复区域相同,在C端和N端有5个氨基酸的差异。pzw377-2.6序列拼接后命名为talR20.5 (NCBI登录号为KJ192238), talR20.5基因全长3819bp,编码1272个氨基酸,两个BamHI位点之间序列大小为3648 bpo Blast分析发现,TALR20.5与日本菌株MAFF311018中的YP451156蛋白具有98%的一致性,它们N端氨基酸序列相同,在第1,8,9,20重复区域共有9个氨基酸的差异,C末端有11位氨基酸的差异,且有三个重复区的RVD不一样,所以talR20.5是一个新的tal基因。将pHZ369、pHZ377分别导入PXO99A菌株中,测定了重组菌PXO99A/pHZ369和PXO99A/pHZ377在26个品种苗期水稻上的致病力。结果发现,与PXO99A相比,PXO99A/pHZ369在23个品种的水稻上致病力都没有差异,而在IRBB8、IRBB14和IRBB214三个品种水稻上致病力显著降低;PXO99A/pHZ377在水稻IRBB50上的致病力和水稻叶片中的生长能力显著下降。但与OS198相比,无论是病斑长度,还是病原菌的数量,PXO99A/pHZ369、PXO99A/pHZ377处理都显著高于OS198。运用半定量RT-PCR分析接种PXO99A/pHZ369、PXO99A/pHZ377后水稻感病基因Os8N3的表达情况发现,注射接种24 h后, PXO99A/pHZ369、PXO99A/pHZ377对水稻感病基因Os8N3的诱导表达与PXO99A相比降低。在非寄主植物本氏烟上接种,发现OS198引起HR面积大且症状明显,PXO99A/pHZ369、PXO99A/pHZ377激发HR的能力比PXO99A明显增强,对接种叶片进行trypan blue染色观察接种部位,发现与PXO99A相比,PXO99A/pHZ369诱导烟草叶片细胞死亡数明显增多。以上研究结果表明:OS198中的tal基因talR26.5、talR20.5具有无毒力因子的作用,它们具有诱导植物对病原物侵染抗性的作用。