基于原子力显微镜对黄单胞菌的表面形貌观察及超微剖析

原子力显微镜是1986年发明的一种用于观察样品表面纳米级三维结构的显微技术.近年来,越来越多的生物研究中开始使用原子力显微镜对生物样品的微观结构进行研究.与光学显微镜和电子显微镜的成像原理不同,原子力显微镜的观察主要依靠纳米级的探针对样品表面进行接触式扫描,无需对样品进行染色、包被处理即可获得样品三维高分辨率图像,同时...     

细菌除草剂黄单胞菌反枝苋致病菌的筛选

从杂草反枝苋根际土壤中分离到大量的根际细菌,利用谷氨酰胺合成酶抑制剂模型和蛋白核小球藻筛选模型进行快速、高效的初筛,并结合温室盆栽复筛,筛选出一株具有较强除草活性的细菌野油菜黄单胞菌反枝苋致病变种。温室盆栽试验表明,该黄单胞菌对反枝苋、荠菜等双子叶杂草具有较强的抑制作用。      

赶黄草挥发油GC-MS分析及保肝靶点筛选

为筛选赶黄草挥发油保肝作用的关键活性成分及靶标蛋白,本研究采用水蒸汽蒸馏法(steam distillation method)提取赶黄草中的挥发油,并结合GC-MS(gas chromatography-mass spectrometer)进行分析鉴定,通过生物信息学对赶黄草挥发油主要化学成分(相对含量>2%)进行靶点筛选、生物功能和疾病分析,采用分子对接技术(sybyl2.1.1)对关键活性成分进行验证,基于Ligplot1.4.5软件对活性成分与CNR1进行相互作用分析。结果从赶黄草挥发油中共检测出31种活性成分,靶点筛选得到6个hub靶点(CNR2、CNR1、CCR5、CCR3、PRKCA、PRKCB)。研究发现赶黄草挥发油可能通过调节大麻素受体2、大麻素受体1、C-C趋化因子受体5、C-C趋化因子受体3、蛋白激酶Cα、蛋白激酶Cβ防治肝硬化、肝炎和非酒精性脂肪肝等肝脏疾病。此外香叶基丙酮、2-硬脂酸单甘油酯和金合欢基丙酮为赶黄草挥发油保肝的关键活性成分。     

双组分系统rcsC基因影响禽致病性大肠杆菌的致病性及相关生物学特性

【目的】双组分系统Rcs感受外界环境变化,并调控细菌的适应性及生存等。本文探讨Rcs双组分系统传感器激酶RcsC对禽致病性大肠杆菌(avian pathogenic Escherichia coli,APEC)相关生物学特性及致病性的影响。【方法】采用Red同源重组的方法构建rcsC基因缺失株,并利用互补质粒构建互补株,然后比较野生株、基因缺失株与互补株的生长特性、运动性、生物被膜、凝集沉淀能力、致病力及毒力基因转录水平的差异。【结果】rcsC基因缺失不影响APEC的生长速度,然而,缺失RcsC导致APEC的运动能力升高、生物被膜形成能力降低和凝集能力增强。凝集试验结果显示rcsC基因有助于APEC的凝集沉降。细胞黏附入侵结果表明,rcsC在APEC侵袭DF-1细胞过程中发挥作用,而对黏附能力无影响。动物感染试验结果表明rcsC基因缺失能显著降低APEC的毒力。荧光定量PCR检测结果表明,rcsC基因缺失株中ompA、aatA、fyuA和luxS基因的转录水平均显著降低,而fimC和tsh基因的转录水平显著升高。【结论】RcsC参与调控APEC的运动性、生物被膜形成、凝集沉降和致病力。     

黄单胞菌β-葡萄糖普酶基因在大肠杆菌

采用乌枪法,以质粒Puc9为载体,大肠杆菌JM83为宿主菌,克隆了纤维素降解细菌野油菜黄单胞菌的β-葡萄搪普酶基因。对克隆株的酶学性质分析表明,其β-葡萄搪昔酶的PNPG活力只有原出发菌株的72%,酶切电泳结果显示,在载体puc9,上擂入的外源片段大小为4.4kb。     

编码嗜麦芽黄单胞菌terminase-like蛋白基因的克隆与分析

根据Grover报道的XanthomonasmaltophiliaCG类受体的 342bp核酸序列设计的一特异引物P2和随机引物进行PCR扩增 ,将约 75 0bpPCR产物克隆到 pUCm T载体上 ,得到重组质粒 pUCm Ter。pUCm Ter上插入片段经M 13通用引物双向测序 ,其中ORF5 5 5核酸序列的 2 83～ 36 2bp部分与PseudomonasphageD3orf2基因的 1385～ 14 6 4bp部分有 86 %相同碱基。由ORF5 5 5编码 184aa蛋白序列的 1～ 16 5aa部分与PseudomonasphageD3orf2基因编码terminase的 2 2 9～ 393aa部分具有 6 6 %相同序列。因此 ,克隆到的ORF5 5 5核酸序列可能是编码嗜麦芽黄单胞菌terminase like蛋白的基因序列。     

水稻黄单胞菌水稻致病变种的超氧化物歧化酶活性及诱导

以水稻黄单胞菌水稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)的毒性菌株PXO99Ａ和无毒菌株PXO99A(pBUavrXa10F1),检测液体培养中菌体超氧化物歧化酶(SOD)活性变化,以说明SOD与菌株致病性的关系。结果表明,菌体SOD活性高峰出现于延迟期末,之后下降;毒性菌株SOD活性高于无毒菌株。两个菌株的SOD活性的胞内定位均以胞质为主,占总活性的70%以上;酶体周质中SOD活性占总活性的20%～30%。以50～800μmol/L外源O-2处理细菌培养物1?h,可诱导菌体中SOD活性的增加。其 中以200?μmol/L O-2处理SOD活性最高;12?h菌龄培养物的诱导效果优于24?h培养物;对毒性菌株SOD的诱导作用更为明显。外源O-2处理后细菌存活率明显降低,2 4?h培养物的存活率下降大于12?h培养物;毒性菌株存活率下降大于无毒菌株。     

野油菜黄单胞菌6-磷酸果糖激酶基因的初步分析

6-磷酸果糖激酶是糖酵解途径中的关键酶,它催化糖酵解途径中第一个不可逆反应。本研究利用pK18mobsacB自杀质粒采用同源双交换的方法对野油菜黄单胞菌Xcc8004中的6-磷酸果糖激酶基因(XC_0872)进行缺失突变,获得无标记的缺失突变体DM0872。表型检测结果显示DM0872突变体不影响野油菜黄单胞菌对葡萄糖和果糖的利用,不影响胞外多糖的合成,也不影响其致病性。该结果显示糖酵解途径在野油菜黄单胞菌的地位并不重要。另外,我们利用RT-PCR方法检测了XC_0872的转录情况,结果显示XC_0872在Xcc8004中是转录的。而之前曾有报道称黄单胞菌中无法检测出6-磷酸果糖激酶活性,这表明XC_0872进行了转录后调控从而使6-磷酸果糖激酶活性受到限制。本研究为野油菜黄单胞菌中糖酵解途径的调控提供了理论依据,对揭示野油菜黄单胞菌中该途径的调控机制具有一定的意义。     

水稻黄单胞菌hrp基因簇中致病相关基因hpaB的鉴定

由水稻黄单胞菌引起的水稻白叶枯病是水稻最严重的细菌性病害。通过筛选18000个XooTn5转座子插入突变体,得到其中一个致病力缺失的突变体XOG11。TAIL-PCR方法分离该突变体中插入转座子的侧翼序列,发现转座子插入到位于hrp基因簇的hpaB基因中。对该基因进一步的分析表明该基因编码一个含有156个氨基酸,等电点为4.28,亮氨酸含量为14.4%的蛋白HpaB。Southern blot和PCR验证表明Tn5在该突变体中为单拷贝插入且未发生转座子携带侧翼序列的转移。将hpaB克隆到具有广泛寄主的质粒pHM1中,转化重组质粒进入突变体后,突变体恢复了在其寄主水稻IR24上的致病力,而转化空质粒pHM1后的突变体仍然表现为致病力缺失。证实了水稻黄单胞菌中hpaB基因与该细菌的致病力相关,在侵染水稻的过程中起着不可缺失的作用。     

野油菜黄单胞菌NK-01编码生物合成多糖基因的克隆

采用甲基磺酸乙醇(EMS)诱变野油菜黄单胞菌NK-01得到多糖合成缺陷的不产枯突变株。经SalⅠ部分酶切得到的野生型NK-01染色体DNA片段,连接到广泛寄主载体pRK293上,在E.coli中建立完整的NK-01基因文库。通过使一株不产多糖突变株在协助质粒pRK2013存在下,分别与含基因文库的E.coli菌落群进行三亲结合转移筛选具有卡那霉素抗性的产粘接合后体,对接合后体进行的重组质粒的酶切分析表明,所克隆的DNA具有片段的重叠部分。上述重组质粒对外9株不产多糖突变株互补检测及遗传分析的     

转鞭毛蛋白基因水稻细菌性条斑病抗性研究

该研究从生防菌枯草芽胞杆菌Bs-916中克隆了鞭毛蛋白基因,利用转基因载体pCAMBIA1300转入水稻,筛选得到98株阳性转基因植株。分子检测结果表明,有12个转基因株系可检测到目的基因的表达。随后抗病性鉴定表明,有3个转基因株系对水稻细菌性条斑病具有较高的抗性。该研究为目前水稻抗细菌性条斑病转基因研究拓宽了可应用基因资源的范围。     

核桃细菌性黑斑病菌rpfG基因的功能分析

[目的] 本研究旨在揭示核桃细菌性黑斑病菌（Xanthomonas arboricola pv.juglandis,Xaj） DW3F3中rpfG基因的生物学功能,从而为核桃细菌性黑斑病防治药剂的开发提供作用靶点。[方法] 以野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc）8004菌株以及水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo） PXO99^A的rpfG基因为模板序列,对Xaj野生型菌株DW3F3的基因组序列进行检索。利用同源重组技术,对Xaj中rpfG基因进行敲除,并用生物化学方法对基因缺失菌株的相关毒力因子、抗逆性进行检测。[结果] 通过同源比对,在XajDW3F3的基因组中发现了与XccrpfG、XoorpfG同源的基因,并成功获得rpfG的缺失突变株ΔrpfG。与野生型相比,突变株ΔrpfG的生物被膜形成能力仅为野生型XajDW3F3的44.58%;胞外多糖产量也由野生型的8.47 mg/mL降为5.23 mg/mL;ΔrpfG的絮凝活性增加,能使菌液变澄清;运动性实验显示ΔrpfG的运动直径比野生型增加了12.38%;胞外酶的分泌也发生了不同程度的改变,突变株分泌纤维素酶的能力极显著降低,淀粉酶活性有所提高,而分泌蛋白酶的能力未发生变化;此外rpfG缺失后,Xaj对逆境（盐、酸、SDS、硫酸铜）的耐受力降低。[结论] 结果表明rpfG基因能影响核桃细菌性黑斑病菌的致病相关性状,并赋予了细菌一定的抗逆性。     

水稻条斑病菌pilT基因在致病性中的功能分析

【目的】本实验室前期研究发现水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)RS105菌株中pil T基因Tn5转座子插入突变体在寄主水稻上致病性明显降低,在非寄主烟草上激发过敏反应(hypersensitive response,HR)的能力也明显减弱。为了揭示pilT基因在Xoc菌株中的功能,本文进行了深入研究。【方法】本实验通过无标记双交换敲除的方法获得Xoc RS105菌株pil T基因缺失突变体RΔpilT,并对该突变体的游动性以及生物膜等表型进行了检测。【结果】与野生型RS105菌株相比,敲除突变体RΔpilT不仅在感病水稻IR24上的致病性显著降低,在非寄主烟草上产生过敏反应的能力减弱,而且突变体游动性降低,生物膜含量增加,互补子能够恢复上述缺陷至野生型水平。qRT-PCR结果显示,在RΔpil T中,hrpG、hrpX、hrcC、clp、rpfG、pilA、pilC基因表达量明显降低。【结论】Xoc中pilT为重要的毒性相关基因,其致病性与游动性和生物膜含量变化相关,并且受clp、rpfG、pilA、pilC等基因调控。pil T基因编码的Pil T蛋白是构成IV型菌毛的亚基之一,为菌体运动提供能量。本文对pilT基因的功能研究,为进一步分析IV型菌毛在Xoc中的功能提供了线索。     

野油菜黄单胞菌中3-羟基脂酰ACP脱水酶FabZ的生理功能

【背景】野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)引起十字花科植物黑腐病,在全球范围内造成经济损失,亟须深入研究其致病机理,开发新的黑腐病防控措施。细菌脂肪酸合成系统不仅为细胞膜合成提供原料,其中间代谢产物还是许多生物活性分子合成的底物,具有重要的生理功能,也是抗菌药物筛选的重要靶标。【目的】研究XccfabZ对扩散信号分子(diffusible signal factor, DSF)类信号产量、致病力、胞外酶、胞外多糖和运动性等方面的影响。【方法】利用报告菌株检测法分析了不同替换突变株的DSF类群体感应信号产量。利用同源重组原理,在DSF类信号高产菌株中获得替换突变株,利用高效液相色谱(highperformanceliquid chromatography, HPLC)法测定DSF类信号产量。利用剪叶法检测替换突变株对寄主植物甘蓝的致病力,并分析了不同菌株的胞外多糖、胞外酶和运动性差异。【结果】报告菌株检测法和HPLC法都证明大肠杆菌fabZ替换突变株(XccΔfabZ/pSRK-EcfabZ)中DSF类信号产量显著下降。...     

十字花科黑腐病菌一个新的III型效应物的鉴定

【目的】在全基因组范围内鉴定十字花科黑腐病菌Xcc 8004中新的Ⅲ型效应物(type Ⅲ secreted effector,T3SE)基因。【方法】通过构建与AvrBs1_59-445整合的Tn5转座子系统,进行文库筛选。在avrBs1缺失突变体背景下生成突变文库,在辣椒ECW-10R上进一步筛选。【结果】大规模HR测定筛选出7个具有明显过敏反应(hypersensitive response,HR)的克隆。通过质粒拯救和测序发现除了插入已知T3SE基因的3个突变体外,还鉴定了一个位于XC_0438和XC_0439之间且在Xcc 8004中未注释的新基因。结合生物信息学,我们将其命名为一个新的基因XC_0438a。易位实验证实XC_0438a信号区可引导报告蛋白AvrBs1的分泌和易位,并诱导辣椒ECW-10R产生HR反应。β-葡萄糖醛酸酶(β-glucuronidase,GUS)活性测定,XC_0438a在基本培养基中诱导表达,并由关键调控蛋白HrpG和HrpX激活。然而,在我们的实验条件下,XC_0438a对Xcc的致病力没有显著的贡献。【结论】我们鉴定了一种新的依赖于Ⅲ型分泌系统的效应基因XC_0438a。     

Coronatine analogues produced by Xanthomonas campestris pv Phormiicola

Liquid cultures of Xanthomonas campestris pv phormiicola were found to contain two analogues of coronatine lacking the cyclopropane ring structure, and no trace of either coronatine or norcoronatine. The two compounds were isolated and fully characterised by NMR, MS, hydrolysis and GC of hydrolysis products, as N-coronafacoyl- -valine and N-coronafacoyl- -isoleucine. A survey of 12 strains from 10 other X. campestris pathovars did not locate another source of production of these compounds, whereas all three strains of X. campestris pv phormiicola examined produced comparable levels of both compounds. This is the first report of phytotoxins biosynthetically derived from coronafacic acid outside of the genus Pseudomonas. The implications of these findings to the biosynthesis of the cyclopropane ring structure of coronatine are discussed.     

大豆斑疹病菌铁摄取因子PiuB在致病性中的作用分析

铁作为生命必需的基本元素,在细菌生长代谢过程中具有重要作用。然而,大豆斑疹病菌(Xanthomonas axonopodis pv. glycines, Xag)中编码铁摄取因子的piuB基因是否参与病原菌的铁摄取和致病性并不清楚。为解析PiuB的作用,采用同源重组策略获得了Xag的piuB基因缺失突变株(ΔpiuB),并对该突变株进行功能研究。研究表明：相较于野生型,突变株ΔpiuB在寄主大豆上的毒性和生长能力显著削弱;铁载体分泌量激增;对Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Mn²⁺的敏感性显著增强。此外,该突变株的H₂O₂抗性、胞外多糖产量、生物膜形成能力以及游动性等相较于野生型均显著减弱;添加外源Fe³⁺不能有效恢复ΔpiuB的上述特性;功能互补株可完全恢复ΔpiuB的缺陷性表型至野生型水平。这说明PiuB是Xag摄取Fe³⁺的潜在因子,并且是Xag在寄主大豆上致病所需的。     

水稻条斑病细菌hrp基因诱导表达系统的建立

水稻条斑病细菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xooc)决定在非寄主植物上激发过敏反应(hypersensitive response)和在寄主水稻上具致病性(pathogenicity)的hrp基因簇是诱导表达的。为研究hrp基因的功能,利用hpa1和hrpX基因的启动子与gfp基因进行融合,构建了hrp基因诱导表达系统。绿色荧光蛋白表达揭示,Xooc的hrp基因在营养丰富的NB培养基上不能有效表达,在hrp诱导培养基XOM3上可有效表达。以hrpX和hrpG突变体为参照,RT-PCR研究结果提示,Xooc野生型菌株hpa1基因在NB上不能有效表达,在XOM3培养基上可有效表达。相应地,hrpX突变体中hpa1基因不能被诱导表达,而在hrpG突变体中hpa1基因转录表达水平低于野生菌。研究结果还证实,水稻悬浮细胞能高效诱导Xooc的hrp基因表达。Xooc hrp基因诱导表达系统的建立为研究hrp基因功能、发掘T3SS效应分子以及开展Xooc致病性研究奠定了基础。     

野油菜黄单胞菌中LipB-LipA是唯一的硫辛酰化途径

【目的】硫辛酸是细胞内重要的辅因子,参与多种基础代谢过程。野油菜黄单胞菌(Xcc)是十字花科植物黑腐病的病原菌,在全球范围内引起植物病害,引起重大经济损失。为此研究Xcc中硫辛酸的合成途径,为防治黑腐病提供新思路。【方法】利用大肠杆菌硫辛酸合成关键酶LipA和LipB序列,同源比对发现Xcc基因组中XC_0713 (XccLipA)和XC_0712 (XccLipB)具有较高的同源性。采用PCR方法分别扩增XccLipA和XccLipB基因,并连入表达载体pBAD24M后分别互补大肠杆菌突变株,并检测转化子生长表型。利用同源重组方法,获得替换突变株,分析其生长性状,并利用剪叶法检测替换突变株对寄主植物甘蓝的致病力。【结果】XcclipA和XcclipB能分别恢复大肠杆菌lipA和lipB突变株在基础培养上生长。XcclipA和XcclipB都是菌体生长的必需基因,不能直接被敲除。但导入pSRK-EclplA后,成功分别获得XcclipA和XcclipB敲除突变株。两种EclplA替换后的敲除突变株在基础培养上都不能生长,添加硫辛酸后能恢复生长表型。在丰富培养基上,XcclipB敲除突变株能正常生长,而XcclipA敲除突变株不能生长,添加硫辛酸后生长也能恢复。分别测定不同培养条件下生长曲线,也得到同样的结果。寄主植物侵染结果显示,与野生菌相比,XcclipA敲除突变株致病性几乎丧失,而XcclipB敲除突变株的致病性与野生菌无显著性差异。【结论】Xcc中lipA编码硫辛酸合成酶,lipB编码辛酰转移酶,两者都是必需基因。Xcc中LipB-LipA途径是唯一的硫辛酰化途径,而没有外源性的硫辛酸途径。lipA敲除后显著影响Xcc的致病性,可作为抗菌药物筛选的靶点。