【摘 要】
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水稻黄单胞菌稻属致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)是引起水稻白叶枯病的病原菌,导致水稻产量大幅下降。病原菌与植物的成功互作需要特定的营养环境,该环境应允许病原菌生长,并可引发病原菌和宿主的反应,导致植物病害。研究表明氨基酸合成对于病原菌成功感染宿主很重要。但大部分氨基酸合成对病原菌致病性的影响尚不清楚,需要进一步研究。本研究根据KEGG生物合成途径筛选了编
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水稻黄单胞菌稻属致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)是引起水稻白叶枯病的病原菌,导致水稻产量大幅下降。病原菌与植物的成功互作需要特定的营养环境,该环境应允许病原菌生长,并可引发病原菌和宿主的反应,导致植物病害。研究表明氨基酸合成对于病原菌成功感染宿主很重要。但大部分氨基酸合成对病原菌致病性的影响尚不清楚,需要进一步研究。本研究根据KEGG生物合成途径筛选了编码氨基酸生物合成关键酶的基因(leu B,leu C,leu D,ilv C,thr C,his D,trp C,arg H,met B和asp C),系统地敲除了这些基因。检测野生型与相关氨基酸缺失突变体接种到含不同浓度的相应氨基酸的M4N平板上的生长情况,结果表明leu B,thr C,his D,trp C,arg H和met B对于合成相应的氨基酸必不可少。分析这些氨基酸营养型菌株对Xoo致病性的影响,结果表明亮氨酸,异亮氨酸,缬氨酸,苏氨酸,组氨酸,色氨酸,精氨酸和半胱氨酸合成均对Xoo感染水稻至关重要。将突变体接种于添加了水稻叶片中氨基酸粗提取物的培养基上,结果表明水稻叶片中游离氨基酸显著影响Xoo生长。生长曲线测定表明即使在较高的氨基酸浓度下,亮氨酸和精氨酸营养缺陷型菌株的生长速率也会明显比野生型低,说明Xoo转运这些氨基酸的能力较低。因为一些氨基酸既可作为营养物质又可充当调节因子调控细胞代谢或信号途径,我们进一步研究了亮氨酸在病原体和宿主之间的互作中的作用。RNA-Seq,q PCR和启动子活性测定等结果表明亮氨酸可以调控趋化性和VI型分泌系统以及其它氨基酸生物合成途径的基因表达,从而调节Xoo的致病性。我们的研究表明氨基酸不仅是细菌生长的营养物质,而且在Xoo和水稻相互作用中也起着至关重要的作用。本研究加深了我们对病原菌与水稻互作的理解,为水稻病害的防治提供更多的新思路。
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