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水稻是世界性的主要农作物也是谷类生物学的模式作物。水稻白叶枯病(BacterialBlightofriee)是水稻(Oryzasativa)上最重要的病害之一,在亚洲和非洲西部的热带和温带地区流行,也在澳洲、拉丁美洲和加勒比海有报道。水稻白叶枯病原物Xanthomonasoryzaepv.oryzae(Xoo)从被分离至今100年来,一直是植物病理学研究者关注的焦点。Xoo与水稻的互作,作为模式系统研究以了解以下方面:植物细菌致病机理和植物抗病性,植物和微生物生物学的其它方面以及有关暗示动物先天免疫的层面。因此,无论是对Xoo菌株avrBs3/pthA家族新成员的克隆,还是对Xoo菌株中目前研究薄弱的硫代谢部分基因的功能研究都具有重要的意义。
鉴于avrBs3/pthA家族成员对于Xoo致病性、小种进化的重要作用,这一家族成员的研究成为本领域的热点之一。为更多了解Xoo菌株JXOV中该家族的成员组成和特点,本文对3.0kb的大小的成员进行了克隆和功能的初步研究。相对于hrp基因和avr基因,对Xoo硫代谢中涉及的基因及含硫分子之间关系知之甚少.为更多了解Xoo的硫代谢,及其中一些基因与致病性的关系,本文对enolase-phosphatase等硫代谢相关基因的功能进行了探索性研究.
本论文克隆了Xoo菌株JXOV的两个新的avrBs3/pthA家族成员,通过对其序列对比分析和蛋白表达及接种水稻实验,加深了对JXOV菌株中该家族成员的了解,并对Xoo该家族成员的进化有了更多认识。除了JXOV的avrBs3/pthA家族成员外,本文研究了PX099A中六个硫代谢的基因。第一个是烯醇化酶一磷酸酯酶基因xep,序列、进化树分析,以及进一步xep突变体的接种实验,证实了xep基因突不减弱细菌致病性。第二个是xadio基因,突变体接种实验证实了该基因突变减弱了细菌毒性。可能由于突变xadio基因时,体内酸性还原酮的量提高而明显降低细菌毒性。本文把诱导hrp基因表达的培养基运用到硫源测试中,最先用实验证实oo中,xep和xadio两个基因在推测的甲硫氨酸急救途径中的生化作用;而且对甲硫氨酸急救途径中含硫分子代谢之间的关系作了探索性研究,摸索出提取Xoo细胞内SAM的合适的方法,发现突变xep基因,导致体内SAM量的降低,同时会降低硫酸盐还原基因raxQ转录水平表达量减少。此外,通过突变硫代谢中其它四个基因,包括核苷酸序列前有预测的PIPbox的mmuM基因,并接种这些基因突变体到IRBB水稻上,发现也对细菌致病性没有影响。这些结论进一步加深了对Xoo硫代谢基因的认识,包括它们的生化作用、对致病性的影响,甚至于它们相互之间的关系。