丁香假单胞菌III型分泌系统组分HrpH酶学功能解析

 III型分泌系统(T3SS)是植物病原细菌的主要致病系统,负责分泌和转运效应蛋白。T3SS结构的形成需要跨越由肽聚糖包被的细菌细胞壁周质层。HrpH是丁香假单胞菌T3SS特化的裂解性转糖基酶。本研究通过原核表达纯化了HrpH及其相关结构域蛋白,发现HrpH具有结合肽聚糖的能力,其中SLT结构域是肽聚糖结合的关键功能域,第148位的谷氨酸是结合的关键位点。进一步研究发现HrpH能够抑制丁香假单胞菌番茄致病变种DC3000(Pst DC3000)的生长,透射电镜显示,HrpH蛋白处理Pst DC3000使其细胞壁的完整性受损。以上研究结果表明HrpH通过裂解细胞壁、结合肽聚糖从而协助T3SS穿透细菌细胞壁形成超分子复合体。     

7种检疫性植物病原黄单胞菌III型分泌系统和效应蛋白编码基因的差异性分析

 γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)的黄单胞菌属(Xanthomonas)的大多数种类可引起植物病害,多数是我国检疫对象。与其他革兰氏阴性植物病原细菌一样,植物病原黄单胞菌可通过高度保守的III型分泌系统(type-III secretion system, T3SS)分泌效应蛋白(T3SS-secreted effectors, T3SEs)进入植物细胞,在非寄主植物和抗病寄主植物上产生过敏反应(hypersensitive response, HR)以及在感病寄主植物上具有致病性。尚不清楚哪些种类的黄单胞菌具有T3SS和缺少哪些T3SE是否可作为检疫的依据。搜集7种检疫性植物病原黄单胞菌,通过PCR和Southern杂交试验结果发现:香蕉细菌性青枯病菌(X. campestris pv. musacearum)的ICMP287和ATCC49084菌株、甘蔗流胶病菌(X. axonopodis pv. vasculorum)ATCC13901菌株、洋葱细菌性叶枯病菌(X. axonopodis pv. allii)的LMG576和LMG578菌株中不含有tale基因,并且ATCC13901菌株既不含有T3SS基因也不含有hpa1和xopQ基因;菜豆细菌性疫病菌(X. campestris pv. phaseoli)ATCC49119菌株不含有hpa1基因。相应地,推测含有2~12个tale基因的黄单胞菌有:大豆斑疹病菌(X. axonopodis pv. glycines)ICMP5732和ATCC43911菌株、豌豆细菌性疫病菌(X. axonopodis pv. vignicola)ATCC11648菌株、棉花细菌性角斑病菌(X. campestris pv. malvacearum)ATCC12131和(X. campestris pv. phaseoli)ATCC49119菌株。大豆细菌性斑疹病菌ATCC43911菌株尽管含有hpa1、xopQ和hrcC基因,但在非寄主烟草上不能激发HR反应;而甘蔗流胶病菌ATCC13901菌株不含有hpa1、xopQ和hrcC基因,却激发烟草产生HR反应。这些结果对于分析比较不同植物病原黄单胞菌的致病性因子和设计特定的植物检疫靶点提供了科学线索。     

植物青枯菌Ⅵ型分泌系统核心基因vasK突变株的构建及其致病性的测定

［目的］ 通过测试vasK基因突变株对番茄的致病力变化,评价该基因在青枯菌致病过程中的作用。［方法］根据青枯菌(Ralstonia solanacearum)中存在的Ⅵ型分泌系统基因簇中的核心基因vasK序列设计PCR引物,扩增并克隆vasK基因,将庆大霉素抗性基因(Gm)插入vasK基因内部,克隆至自杀质粒pK18mobsacB中,获得重组自杀质粒pK18 vasK Gm。将自杀质粒电转化至青枯菌GMI1000感受态细胞中,采用同源重组双交换法,将野生型vasK基因置换。对vasK基因突变菌株进行三步筛选和PCR扩增鉴定。［结果］ 筛选获得了具有庆大霉素抗性的目标基因被抗性基因替换的青枯菌突变株(GMI1000 m)。土壤接种番茄青枯菌结果显示,突变株GMI1000 m的致病性较野生型GMI1000明显下降。［结论］vasK基因在青枯菌致病过程中具有重要作用。     

假茄科雷尔氏菌菌株RSCM的全基因组测序及基因组比较分析

为丰富假茄科雷尔氏菌Ralstonia pseudosolanacearum基因组数据库并探索其致病机理,以前期从南瓜上分离的菌株RSCM为研究对象,采用第二代Illumina平台与第三代PacBio平台相结合的测序技术对其进行全基因组测序,利用SMRT Link、Arrow和eggNOG等软件对测序得到的原始数据进行组装、拼接和注释,并通过比较基因组方法分析其与菌株GMI1000的差异。结果表明,菌株RSCM基因组大小约为6 000 712 bp,由3 788 542 bp的环形染色体和2 212 170 bp的环形宏质粒组成,含有5 047个编码基因,其中分别有3 579、4 240、3 171个基因获得GO、COG和KEGG数据库的注释;在菌株RSCM基因组中预测到58个tRNA、4个5S rRNA、4个16S rRNA、4个23S r RNA和4个ncRNA,含有5个前噬菌体序列和35个基因组岛。ANI分析发现研究对象与菌株GMI1000的亲缘性最近,ANI值为99.0%;基因组对比分析结果显示,与菌株GMI1000相比,菌株RSCM中存在易位、倒置、易位兼倒置的基因有571个...     

植物青枯菌Po82菌株Ⅵ型分泌系统中hcp基因的克隆及其功能研究

Ⅵ型分泌系统(typeⅥsecretion system,T6SS)是新近报道的细菌蛋白分泌系统。基于植物青枯菌致病力分化菌株Po82的全基因组测序结果,发现其大质粒中存在T6SS的同源基因簇。本文通过基因敲除的方法构建了Po82菌株Ⅵ型分泌系统中的核心基因—hcp基因的缺失突变株,并比对了Po82野生型菌株、突变株及互补菌株在致病性、生长速率、运动性、生物膜形成等方面的变化。结果表明,hcp基因突变株较野生型菌株致病力显著减弱,病程延长;在生长速率、运动性及生物膜形成方面,突变株较野生型无明显差异。说明植物青枯菌Po82菌株T6SS中的hcp基因参与了细菌的致病过程。     

芦苇内生真菌Choiromyces aboriginum Mü1w1c6的拮抗作用及其生物防治潜力

Choiromyces aboriginum Mü1w1c6是一株分离自芦苇的拮抗内生真菌。通过离体平板对峙培养检测和光学、电子显微镜观察,以及测定在活体植物上的拮抗活性,研究芦苇内生真菌Choiromyces aboriginum Mü1w1c6与病原菌及其寄主植物黄瓜之间的相互作用。对峙培养显示出较强的营养和空间竞争能力,对病原菌菌丝生长抑制率多高于60％,对立枯丝核菌Rhizoctonia solani的抑制率达到100%。显微观察证明它与多种病原菌有缠绕等重寄生现象。在互作研究中,C.aboriginum Mü1w1c6可成功定殖于黄瓜苗的根部,预先接种能有效抑制瓜果腐霉Pythium aphanidermatum在黄瓜根部组织细胞内的扩展和定殖,对P.aphanidermatum引起的黄瓜苗期猝倒病有良好的防效,接种一次内生菌防治效果为44.29%,接种两次生防效果高达88.49%。结果表明,C.aboriginum Mü1w1c6对多种植物病原真菌具有广谱的拮抗活性,对黄瓜苗期猝倒病具有较好的生防潜力。     

白菜型冬油菜NCED3基因、启动子的克隆及其表达分析

从2个不同抗寒性的冬油菜品种中克隆了NCED3基因及其启动子序列,并分析其在叶片和根中的表达,研究NCED3基因在冬油菜中的作用机理。结果表明,陇油6号的NCED3基因开放阅读框(ORF)长度为1 794 bp,编码597个氨基酸,分子量65.74 kD,理论等电点为5.81;天油2号的ORF与其长度相同,分子量为65.78 kD,理论等电点为5.94。2个蛋白都是亲水蛋白,具有疏水峰。根据预测,启动子具有生物过程中常见的顺式作用元件如CAAT-box等、分生组织表达CAT-box相关的顺式作用元件、-30 TATA box附近的核心启动子元件等,还有ABRE、TGA-element、CGTCA-motif、TGACG-element等激素响应元件,此外,还鉴定出低温响应元件（LTR）。2个品种启动子序列的相似度为99.38%,只有1个不同的顺式作用元件,即circadian,推测其与昼夜节律相关。低温、PEG及ABA处理后NCED3在叶片和根中的表达均高于对照,增加范围为0.07~6.48,且均于8 h达到峰值。与根系的表达特性相比,胁迫处理后叶片的基因表达均在2 h显著升高,天油2号的升高幅度（1.54~6.00）均大于陇油6号（0.04~1.95）。     

Prediction,structure characterization,and evolutionary analysis of Erwinia psidii putative type III effectors

Erwinia psidii is a gram-negative bacterium that threatens both guava and eucalypt plantations in several countries. Despite the economic importance of both crops, nothing is currently known about the molecular mechanisms underlying E. psidii pathogenicity and, consequently, how it evolved to infect Eucalyptus species besides its presumed native host Psidium guajava. In this study, we predicted putative type III secretion system effectors that may play important roles during plant–E. psidii interactions and conducted effector structure and phylogenetic analyses to gain important insights into their function and evolution. For that, the whole genomes of four E. psidii strains that exhibit differential aggressiveness towards eucalypt clones were sequenced and their effector repertoires predicted based on sequence identity with known effectors of the model phytopathogen Erwinia amylovora. Only proteins sharing significant sequence identity with the DspE and Eop1 effectors were found. Here, it is shown that these two E. psidii effectors retain all structural characteristics of their corresponding protein superfamilies, but exhibit allelic variations that are consistent with the observed aggressiveness differences between strains. Phylogenetic analyses revealed that whereas E. psidii housekeeping gene sequences are more closely related to those from Erwinia tracheiphila, the effector (either nucleotide or amino acid) sequences are more closely related to their Pantoea agglomerans counterparts, suggesting that dspE and eop1 were both acquired through horizontal gene transfer from the latter bacterial species. The results of this study provide important insights on E. psidii pathogenicity and set the stage for future effector functional studies.     

Endophytic bacteria associated with halophyte Seidlitzia rosmarinus Ehrenb. ex Boiss. from saline soil of Uzbekistan and their plant beneficial traits

Endophytic bacteria of halophytic plants play essential roles in salt stress tolerance. Therefore, an understanding of the true nature of plant-microbe interactions under extreme conditions is essential. The current study aimed to identify cultivable endophytic bacteria associated with the roots and shoots of Seidlitzia rosmarinus Ehrenb. ex Boiss. grown in the salt-affected soil in Uzbekistan and to evaluate their plant beneficial traits related to plant growth stimulation and stress tolerance. Bacteria were isolated from the roots and the shoots of S. rosmarinus using culture-dependent techniques and identified by the 16S rRNA gene. RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) analysis was conducted to eliminate similar isolates. Results showed that the isolates from the roots of S. rosmarinus belonged to the genera Rothia, Kocuria, Pseudomonas, Staphylococcus, Paenibacillus and Brevibacterium. The bacterial isolates from the shoots of S. rosmarinus belonged to the genera Staphylococcus, Rothia, Stenotrophomonas, Brevibacterium, Halomonas, Planococcus, Planomicrobium and Pseudomonas, which differed from those of the roots. Notably, Staphylococcus, Rothia and Brevibacterium were detected in both roots and shoots, indicating possible migration of some species from roots to shoots. The root-associated bacteria showed higher levels of IAA (indole-3-acetic acid) synthesis compared with those isolated from the shoots, as well as the higher production of ACC (1-aminocyclopropane-1-carboxylate) deaminase. Our findings suggest that halophytic plants are valuable sources for the selection of microbes with a potential to improve plant fitness under saline soils.     

贝莱斯芽胞杆菌菌株HY19对多种作物病原真菌的拮抗和对烤烟赤星病的防治作用

为研制有效防治烤烟赤星病的高效安全生物农药,以云南省玉溪市烟草上筛选的贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis HY19为研究对象,通过对峙试验、发酵液和挥发性物质抑菌试验以及温室烤烟赤星病防治试验,研究该菌株对多种作物病原真菌的拮抗和对烤烟赤星病的防治作用。结果显示,在对峙培养中,菌株HY19能不同程度抑制烤烟黑胫病菌Phytophthora parasitica、松苗立枯病菌Rhizoctonia solani、辣椒疫霉病菌P. capsici、灰霉病菌Botrytis cinerea、小麦根腐病菌Bipolaris sorokiniana、黄瓜蔓枯病菌Mycosphaerella melonis、烤烟赤星病菌Alternaria alternata、柑橘炭疽病菌Colletotrichum gloeosporoides和油菜核盘菌Sclerotinia sclerotiorum的生长,使病菌菌丝分枝增多、膨大、畸形、扭曲,抑菌率为56.75%～100.00%。无菌发酵液显著抑制供试病菌生长和孢子萌发,增加菌丝丙二醛含量,降低蛋白质、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性。菌株...     

玉米内生菌YY1菌株抗菌蛋白的稳定性和活性组分分析

为探究枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis菌株YY1抗菌蛋白的基本特性,采用硫酸铵分级沉淀法对蛋白粗提液进行提取,测定温度、酸碱性、蛋白酶和金属离子对抗菌蛋白稳定性的影响,利用阴离子交换柱层析和葡聚糖凝胶柱层析对其组分进行分离,通过MALDI-TOF质谱对其活性组分进行初步鉴定。结果表明,当硫酸铵饱和度为50%时,菌株YY1产生的粗蛋白对玉米大斑病菌Setosphaeria turcica的抑制效果最好,抑菌圈半径达2.20 cm。该粗蛋白具有较高的热稳定性,90℃处理120 min其抑菌活性未受到明显影响,121℃处理120 min其抑菌活性仍可保持原有活性的85.0%。该粗蛋白具有较好的耐碱性,pH 5～11条件下其抑菌活性稳定,pH 3～4条件下其抑菌活性显著下降。该粗蛋白对蛋白酶K和胰蛋白酶不敏感,两者处理后的抑菌活性分别为对照的97.5%和98.9%;不同浓度金属离子对其抑菌活性的影响存在差异,Cr³⁺可使该粗蛋白完全失活,Zn²⁺、Li⁺、K⁺、Na⁺、M...     

特基拉芽孢杆菌JN-369的分离鉴定及其抑菌物质分析

为筛选可用于防治由稻瘟病菌所致水稻稻瘟病的生防菌株资源,采用稀释涂布平板法,从感病水稻品种湘早籼24号的健康植株茎叶中分离获得了1株拮抗细菌JN-369,结合形态学观察、生理生化鉴定及16S rDNA序列分析对其菌种进行了鉴定,采用平板对峙法研究了JN-369菌株的抑菌谱,并初步测定了JN-369中挥发性有机物 (VOCs)、蛋白类粗提物及脂肽类粗提物对稻瘟病菌的抑制作用。结果表明:JN-369菌株为特基拉芽孢杆菌Bacillus tequilensis,其对稻瘟病菌具有显著抑制作用,对菌丝生长的抑制率达80.46% ± 0.83%;同时该菌株对供试的辣椒胶孢炭疽菌、烟草赤星病菌及黄瓜疫病菌等植物病原真菌和卵菌均有抑制作用;但对供试病原细菌则均无抑制作用;1 × 108 cfu/mL 的 JN-369菌悬液产生的挥发性有机物对稻瘟病菌的抑制效果最强,抑制率达72.92% ± 3.01%,1.454 mg/mL的蛋白类提取物和1.026 mg/mL 的脂肽类提取物对稻瘟病菌的抑制率分别为24.68% ± 0.80%和14.34% ± 1.08%。研究表明,菌株JN-369具有一定的开发应用潜力。