水稻白叶枯病菌PXO99~A中PhaR基因突变对其在水稻上的致病性和烟草过敏反应的影响

【摘要】水稻白叶枯病是由稻黄单胞水稻致病变种(Xanthomonasoryzaepv.oryzae,Xoo)引起的一种重要细菌性病害。聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate,PHA)是微生物细胞内一种碳和能量的储藏物质,许多微生物在营养不均衡的条件下可以合成PHA。基因组序列分析发现水稻白叶枯病菌PXO99A中存在多个PHA合成相关基因,其中包括PHA合成调控基因PhaR。本实验室先前采用基于同源交换的基因敲除的方法构建了水稻白叶枯病菌PhaR基因的缺失突变体。本研究主要对PhaR基因缺失突变体进行功能互补,通过研究PhaR基因缺失突变体的生物学特性、对水稻的致病性和烟草的过敏反应来揭示PhaR基因在水稻白叶枯病菌致病过程中的作用。首先对PhaR基因缺失突变体进行了功能互补。将水稻白叶枯病菌PXO99A中的PhaR编码基因连入表达载体pHM1后通过冷冻转化法将其转入PhaR基因缺失突变体中,获得PhaR基因缺失突变体的功能互补子。研究其生物学特性时发现,PhaR基因突变后Xoo的生长能力和游动能力显著下降,产生的胞外多糖明显减少,但PhaR基因突变对Xoo的抗逆能力、抗药性和胞外脂酶活性没有影响。通过实时定量PCR分析突变体中PHA合成途径相关基因的表达情况。相比野生型,PhaR基因突变后Xoo中PHA合成相关基因PhaC、PhaD、PhaE、PhaF、Phbsub、Phbsyn和Phbdep的表达量都显著下降,其中PHA合成中的关键酶基因PhaC的转录水平为野生型的三分之一接种寄主植物水稻后,突变体形成的病斑长度较野生型明显缩短,并且在水稻中的增殖能力显著下降。PhaR编码基因可以回补PhaR基因缺失突变体的致病性和在水稻中的增殖能力。测定其对非寄主植物烟草的过敏反应时发现,突变体激发烟草过敏反应的能力明显增强。对接种叶片进行DAB和trypanblue染色观察接种部位活性氧爆发和micro-HR,发现突变体激发烟草叶片活性氧爆发的能力增强,诱导烟草叶片细胞死亡数明显增多。运用半定量RT-PCR分析接种叶片内防卫反应相关基因的表达情况,接种烟草后5小时内,突变体诱导烟草体内HMGR和MAPK基因的表达水平较接种野生型菌增强。以上研究结果表明：PhaR基因对水稻白叶枯病菌的多种生物学特性都有明显影响;PhaR基因突变显著降低了Xoo中PHA的合成量；PhaR基因在水稻白叶枯病菌对寄主植物水稻的致病过程中起着重要作用,并且PhaR基因能够负调控Xoo在非寄主植物烟草上引起的过敏反应。
【作者】崔晓芳；
【导师】宋从凤；
【作者基本信息】南京农业大学，植物病理学，2013，硕士
【关键词】水稻白叶枯病菌；PhaR基因；缺失突变体；致病性；过敏反应；

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