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水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)是稻黄单胞菌下的致病变种,引起的水稻白叶枯病(Bacteria leaf blight,BLB)是目前水稻上最重要的病害之一,严重威胁着我国水稻粮食的生产安全。Xoo的Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ secretion system,T3SS)在其与寄主植物水稻互作过程中起关键作用。它可以将两类Ⅲ型效应子(T3SS-secreted effectors,T3SEs)分泌进入水稻细胞中:一类是TAL(Transcriptional activation like)效应蛋白;另一类是Non-TAL效应蛋白。T3SS在其他黄单胞菌中也存在。TAL效应蛋白作为最重要的毒性效应蛋白广泛分布于Xoo中。本研究的第一部分内容是从中国主要稻区收集了60个Xoo菌株,Southern杂交显示这些菌株含有18~21个tal基因。根据tal基因的数量和大小,将这些菌株划分为16个tal基因型。通过剪叶接种近等基因系水稻(Near isogenic lines,NILs),发现tal 4型和tal 11型的代表菌株GD0612和JS137-1在大部分水稻材料上表现为强毒性;而tal 3、tal 12、tal 13和tal 14型的代表菌株KS1-20、GZ29、GD36和OS14,在水稻上表现为弱毒性,产生的病斑长度<0.5 cm。SWEET家族第三副族的OsSWEET11、OsSWEET12、OsSWEET13、OsSWEET14和OsSWEET15基因被认为是Xoo TAL效应蛋白识别的水稻感病基因(susceptible gene),其中OsSWEET11、OsSWEET13和OsSWEET14是主要感病基因。在感病水稻日本腈(Nipponbare)上接种16个tal基因型的代表菌株,通过qRT-PCR揭示发现,绝大部分菌株都具有激活单一或多个SWEET基因表达的能力。例外的是tal 5型的LN4菌株,其不能激活上述S基因转录表达,推测水稻中还存在其他的感病基因。Non-TAL效应蛋白的主要功能是抑制病原物模式分子激发的防卫反应(PAMP-triggered immunity,PTI)。本研究的第二部分内容是以不含tal基因的菲律宾菌株PXO99~A(PH菌株)为出发菌株,通过无标记基因敲除技术,对6个Non-TAL效应蛋白编码基因进行了敲除,其中avrBs2是抑制PTI产生的效应蛋白基因、hpa1基因产物可在非寄主植物烟草上激发过敏反应(hypersensitive response,HR)产生和4个non-tal基因(xopP、xopY、xopAA和xopL)产物也可激发HR。经烟草上HR测定显示,上述6个Non-TAL效应蛋白基因敲除后获得的PH?PAAY21L,仍可在烟草上激发HR,说明该突变体中还存在其它未知的HR激发子。因PthXo1是Xoo的主要毒性基因,借助PthXo1回补突变体和在水稻上致病性测定发现,Hpa1和AvrBs2较其他4个HR激发子在致病力方面的贡献最大。属γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)的黄单胞菌属(Xanthomonas)的大多数种类,都可引起植物病害,多数是我国检疫对象。尚不清楚哪些种类的黄单胞菌具有T3SS或T3SE,以及是否可作为检疫依据。本研究的第三部分内容为:搜集了7种检疫性植物病原黄单胞菌,通过PCR和Southern杂交发现,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tal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。大豆斑疹病菌(X.axonopodis pv.glycines)ATCC43911菌株尽管含有hpa1、xopQ和hrcC基因,但在烟草上不能激发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。