水稻白葉枯菌菌黃素生物合成途徑與調(diào)控機理的研究.pdf

1、黃單胞菌屬(Xanthomonas)細(xì)菌是一類革蘭氏陰性植物病原菌,大多數(shù)為重要農(nóng)作物的病原微生物,引起的植物病害包括:水稻白葉枯病、水稻細(xì)菌條斑病、十字花科蔬菜黑腐病和棉花角斑病等,導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)和重大農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。黃單胞菌產(chǎn)生一種附著在細(xì)胞壁外膜上的非水溶性菌黃素,其學(xué)名為菌黃素(Xanthomonadian)。菌黃素是一種重要的致病因子,它們可直接影響黃單胞菌在寄主植物上的附生及存活,并且與菌體抗氧化能力和侵染致病能力相關(guān)。近期研究

2、發(fā)現(xiàn),黃單胞菌屬中絕大多數(shù)菌株都可以產(chǎn)生一種可擴(kuò)散的信號因子DF(diffusible factor),調(diào)控菌黃素的生物合成,從而影響菌株的致病能力。DF信號分子曾被推測可能是一種丁酰內(nèi)酯(butyrolactone),但我們實驗室最近結(jié)果顯示DF包括3-羥基苯甲酸和4-羥基苯甲酸兩種化合物。
　　本研究項目以水稻白葉枯菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)為模式菌株,從生物學(xué)和化學(xué)兩個角度,(1)研究D

3、F合成酶XanB2的生物學(xué)功能及在菌黃素生物合成中的作用;(2) XanB2的生化功能、酶促催化活性和機理;(3)研究Xoo PXO99A菌株中pig基因簇在菌黃素生物合成過程中的作用,以及對其他生理生化指標(biāo)的影響。
　　首先,我們從Xoo培養(yǎng)液上清液中提取DF,發(fā)現(xiàn)DF也包括為3-HBA和4-HBA。運用基因敲除手段,我們得到了DF缺陷型突變體ΔxanB2,建立了快速簡易檢測DF的報告系統(tǒng)。此外,表型分析顯示DF與菌黃素合成及附

4、生侵染水稻有直接的聯(lián)系。
　　XanB2是負(fù)責(zé)合成3-HBA和4-HBA的關(guān)鍵酶。我們發(fā)現(xiàn):XanB2是獨特的雙功能分支酸酶,它能夠水解莽草酸途徑的最終產(chǎn)物(分支酸),同時合成3-HBA和4-HBA。其中3-HBA主要介導(dǎo)菌黃素的合成,而4-HBA主要作為前體化合物介導(dǎo)CoQ8的合成。
　　在Xoo中,pig基因簇負(fù)責(zé)菌黃素生物合成。pig基因簇包含兩個遺傳位點,由20個基因組成。除xanB2外,敲除其他六個基因,也影響菌黃