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柑橘溃疡病是柑橘生产上主要的细菌性病害,严重影响树势生长、果实品质和产量,对柑橘产业造成了巨大的损失。该病害是由地毯草黄单胞杆菌柑橘致病变种(Xanthomonas axonopodis pv.citri,Xac)所引起,近年来随着DNA测序技术的快速发展,基因组学的研究逐渐成为新的研究热点。本研究选取采自江西的感染溃疡病菌的脐橙进行病原菌的分离培养,利用Illumina Miseq二代测序技术进行病原菌全基因组测序,通过比较基因组学方法分析溃疡病菌A菌株和A~W菌株的宿主范围和毒性差异的分子机制。主要取得以下几方面的研究进展:1、柑橘溃疡病菌全基因组测序与分析本研究利用Illumina Miseq测序平台对分离的jx-6菌株进行了全基因组序列的测序,并对其基因组缺口进行了人工修补、序列拼装和注释,获得一个环状基因组序列(GenBank登录号:CP011827.1)和两个质粒序列(GenBank登录号分别为:CP013664.1和CP013665.1)。jx-6菌株基因组大小为5,124,792bp,平均GC含量为64.8%,编码4357个CDS,54个tRNA和6个核糖体16S-23S-5S rRNA操纵子,同时还对jx-6菌株基因组中的插入序列、分泌系统、基因岛、噬菌体相关编码基因、CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeat)等进行了预测分析并通过实验进行了验证,在jx-6基因组中,预测到了14个可信的IS(Insertion Sequence)元件,42个基因岛区域,3个前噬菌体区域和5个CRISPR位点。2、柑橘溃疡病菌比较基因组学分析将本研究中测序菌株jx-6与GenBank数据库中已经公布全基因组的菌株中选取的2株A菌株(gd3,GenBank收录号:CP009016.1和306,GenBank收录号:AE008923.1)和2株A~W菌株(A~W12879,GenBank收录号:CP003778.1和A~W13,GenBank收录号:CP009031.1)进行比较基因组学分析。直系同源基因聚类分析表明5个菌株核心基因簇共3887个,只有A~W菌株具有特异基因簇,特异基因簇为216个。对这些特异基因簇进行分析结果显示大部分与生物代谢和细胞代谢过程有关。基因组共线性分析结果显示A~W菌株基因组存在翻转、易位、倒位等基因组重排事件。另外,对A菌株和A~W菌株的全基因组进行前噬菌体预测分析,表明A菌株基因组中都含有3个前噬菌体区域,A~W菌株基因组中都含有5个前噬菌体区域。通过比对发现A菌株中的prophage2与A~W菌株中的prophage2属于同一种噬菌体,其中A~W菌株中的prophage4和prophage5两个前噬菌体区域正好插入在两个菌株共线性程度较低的部分。这些前噬菌体的插入及基因组重排有可能是导致A~W菌株寄主专化性的原因所在。3、柑橘溃疡病菌中CRISPR/cas系统的分析原核生物中,CRISPR/cas系统对外来的质粒和噬菌体序列具有抵抗作用,是一串包含多个间隔的短重复序列的区域。通过对菌株jx-6的分析发现其基因组上共存在5个CRISPR位点,并且CRISPR5在其序列上游区域存在着相关的cas基因,因此推测其在不同菌株中具有潜在的活性。基于上述推测分别对来自广东、广西、江西三地的不同菌株中的CRISPR5进行PCR、克隆测序分析,其结果表明CRISPR5位点的重复单元具有可变性,与推测是相一致的,进一步说明了CRISPR5潜在的活性。4、柑橘溃疡病菌基因组进化分析本研究选取了包括jx-6菌株在内的共22株柑橘溃疡病菌的7个看家基因(atpD,dnaK,efp,fyuA,glnA,gyrB,rpoD),串联后绘制了系统发育进化树,菌株jx-6与BL18的亲缘关系较近,并且所有的A菌株聚为一支,A~W菌株聚为一支。这一结果与共线性分析和基因同源聚类分析的结果相一致。