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组氨酸激酶RetS在猕猴桃细菌性溃疡病菌低温致病过程中的作用机制研究

批准号:
32100148
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王娜娜
依托单位:
学科分类:
病原细菌学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王娜娜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
由丁香假单胞菌猕猴桃致病变种(Pseudomonas syringae pv. actinidiae, Psa)引起的猕猴桃溃疡病已成为世界猕猴桃生产中的毁灭性病害,温度对溃疡病始发期的早晚、扩展速度、发病程度和蔓延都起着重要作用,然而关于其对病原菌毒力因子调控的分子机制尚未见报到。项目组前期通过测定不同温度条件下溃疡病菌的转录组数据发现,组氨酸激酶RetS与溃疡病菌低温条件下的致病力相关。本研究在此基础上,拟通过生物信息学方法分析该基因序列、蛋白结构特征和磷酸化位点,通过构建基因敲除、回复突变体和磷酸化位点定点突变体,测定不同温度条件下RetS感应环境温度对Psa毒力因子的调控作用;通过Phos-tag磷酸化实验和RNA-seq测序揭示RetS感应环境温度调控Psa毒力因子的分子机制。研究结果将对解析溃疡病菌低温致病的作用机理提供理论依据,同时对溃疡病的有效防控具有重要的指导意义。
英文摘要
Bacterial canker of kiwifruit, caused by Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa), has become a threat to kiwifruit production worldwide. The disease tends to grow and proliferate under low-temperature conditions. Temperature plays an important role in the initial period, the speed of expansion, and the degree of disease severity. However, there are no reports regarding the pathogenic mechanism of Psa under low temperature. In recent studies, it was found that the histidine kinase RetS was related to the pathogenicity of canker bacteria under low temperature conditions by the transcriptome data. This study aims to further analyze the gene retS sequence, protein structure characteristics, and phosphorylation site through bioinformatic methods, and construct the deletion mutant gene, complement mutant of gene retS, phosphate site mutant of protein RetS, and analyze its pathogenicity, growth, temperature adaptability, biofilm, motility, and colonization ability under different temperature conditions. These results will determine the virulence factors of Psa regulated by RetS under different temperature conditions, and in addition confirm the molecular mechanisms of RetS in the regulation of Psa virulence under low temperature conditions by Phos-tag phosphorylation experiment and RNA-seq sequencing. The results of this study will provide a theoretical basis to further analyze the pathogenic mechanism of Psa under low temperature, and provide theoretical management to prevent and control the outbreak of the disease.
由丁香假单胞菌猕猴桃致病变种Psa(Pseudomonas syringae pv. actinidiae)引起的猕猴桃细菌性溃疡病是猕猴桃种植中的毁灭性病害,可导致叶斑、花腐、树干流脓甚至枝枯树死,严重制约了猕猴桃产业的健康发展。温度和降雨是影响猕猴桃细菌性溃疡病流行的关键因素,低温高湿条件有利于病原菌的入侵和快速繁殖。组氨酸激酶 (Histidine Kinases, HKs) 是双组分调控系统 (Two-Component Signaling, TCS) 的一部分,可以感知pH、光、温度等环境信号并调控细胞生长、胁迫抗性、毒力等。本研究以 Psa 强致病菌株M228为研究对象,通过基因组和蛋白质组序列信息分析,从Psa M228中预测到69个HKs,包括22个杂合型HKs和47个孤儿HKs。通过致病性检测和荧光定量PCR (qRT-RCR) 从中鉴定到9个在不同温度下显著差异表达的HKs。通过基因敲除和致病力测定,从中筛选到组氨酸激酶HktS与Psa的致病力密切相关,并通过共转录试验确定了HktS下游的反应调节蛋白 (Response Regulator, RR) 为HktR。为了进一步揭示HktS-HktR是如何感知温度信号进而调节致病力的,以HktR为诱饵蛋白进行免疫沉淀和质谱联用技术 (IP-MS)预测其互作的靶标为RpoD,通过分子对接、GST 融合蛋白沉降技术 (GST pull-down)、微量热泳动 (MST) 实验证实HktR可以与下游转录因子RpoD结合。进一步通过EMSA和ITC实验,证实RpoD 通过与T3SS的调控因子hrpRS的启动子区结合,从而调控T3SS相关基因的表达进而调控Psa致病力。综上本研究对Psa M228中的组氨酸激酶进行了较为系统的研究,确定Psa M228通过HktS-HktR感知温度,HktR通过与下游转录因子RpoD结合来启动hrpRS基因的转录来调控毒力因子的表达,同时研究还发现HktS-HktR感知温度对病原菌Psa的运动性也有显著的调控作用。该研究为进一步解析猕猴桃溃疡病菌致病的分子机制奠定了重要的研究基础。
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