水稻白叶枯病菌和条斑病菌hrp调控网络的解析与比较研究

为准确在水稻黄单胞菌中进行致病相关基因的转录表达和调控分析，本项目构建了包含终止子、gusA报道基因和多克隆位点等启动子探针元件的载体pUTG01和pUTG14，建立了高效的hrp基因诱导表达体系。以Xoo的hrpG、hrpX和hrpF基因为目的基因,利用miniHimar RB1转座子构建高通量的突变体库，获得hrpG负调控子7个，hrpX正调控子2个，hrpF负调控子7个，正调控子12个。为了系统化和全面性筛选受HrpG和HrpX调控的基因，制备了Xoo（PXO99A）和Xoc（RS105）菌株及其hrpG和hrpX突变体的基因芯片。在Xoo的hrpG和hrpX突变体中下调表达的基因中，鉴定了一个酮戊二酸转运通道蛋白KgtP，证明KgtP是III型效应分子；从III型分泌系统的分泌不依赖于出口控制蛋白HpaB,且定位与植物细胞膜上；在Xoo中缺失kgtp基因降低了病原菌的毒性和在寄主水稻组织中的生长。在Xoc基因芯片中，从29个含有PIP-box结构域的候选基因中，借助AvrXa10的报道系统，鉴定了2个新的T3SE效应蛋白XopAU和XopAV。XopAU不依赖HpaB和HpaP进行分泌，而XopAV的分泌受HpaB而不受HpaP的控制。xopAU和xopAV基因受XOM3诱导表达，xopAU受HrpD6负调控以及HrpG 和HrpX的正调控；xopAV受HrpD6、HrpG和HrpX的负调控。本项目构建了Xoryp_08180的缺失突变体，其显著降低了病原菌在水稻上的毒性以及在水稻组织中的生长能力,降低了胞外蛋白酶的活性。在植物中Xoryp_08180 的表达受HrpG和HrpX正调控。这些证据揭示Xoryp_08180 是Xoc胞外蛋白酶活性、HR的产生以及细菌全毒性所必需的。在Xoc突变体库中发现果糖-1,6-二磷酸醛缩酶（FbaB）突变体降低了胞外多糖（EPS）的产量及细菌在水稻上毒性。fbaB受植物源信号诱导表达，同时受hrp调控子HrpG和HrpX的负调控，但是fbaB的缺失抑制了hrpG和hrpX的表达，hrcC、hrpE和hpa3的转录反而增强，对其余的hrp-hrc-hpa基因表达没有影响。这是第一次报道Xoc的糖代谢基因在调节hrp基因的表达上起重要作用。项目执行期间，发表SCI论文2篇，中文核心期刊论文2篇，另2篇中文核心期刊论文已接受。