水稻条斑病菌中一个受群体感应系统调控的新型致病因子的功能解析

Xanthomonas oryzae pv. oryzicola of X. oryzae is the causal agent of bacterial leaf streak disease in rice, which is an important bacterial disease threatening rice production safety. In our previous study, we found that HshB is a new important pathogenic factor regulated by Quorum sensing system in Xoc. When this factor was deleted, Xoc completely lost its pathogenicity, but did not affect the ability to trigger hypersensitive response in non-host plant. Our recent research showed that HshB regulated the expression of 32 important transcription factors, and HshB might affect pathogenicity by regulating the expression of virulence-associated transcription factors. Therefore, our purpose is to identify which transcription factors are used by HshB to affect Xoc pathogenicity, and to study how HshB regulates the expression of transcription factors to affect Xoc pathogenicity. This research will allow the further identification of the HshB protein binding substrate, and to establish whether the substrate affects the regulation of HshB-related transcription factors. The results are expected to elucidate the pathogenic mechanism of HshB in Xoc, and provide theoretical support for the development of new strategies for disease prevention and new pharmaceutical targets.

水稻黄单胞菌稻生致病变种（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xoc）引起的水稻细菌性条斑病是我国水稻生产上的一种重要细菌病害。前期的研究中，我们鉴定到一个受DSF型群体感应系统调控的新型致病因子HshB，其编码基因缺失突变后，Xoc完全丧失在寄主水稻上的致病能力，但不影响其在非寄主植物上的过敏性反应。我们近期的研究发现，HshB影响Xoc中32个转录因子的表达，并可通过调控Xoc中相关转录因子的表达来影响病菌致病性。因此，本项目拟鉴定HshB通过哪些转录因子影响Xoc致病性，研究HshB通过何种方式调控转录因子的表达进而影响病菌致病性，在此基础上，进一步鉴定HshB蛋白质的结合底物并分析该底物是否影响HshB对相关转录因子的调控。研究结果有望系统阐明Xoc中HshB影响致病性的机制，为今后病害防控新策略制定以及药剂新靶标挖掘提供理论支持。

水稻细菌性条斑病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola, Xoc）会引起水稻上严重的条斑病。前期的研究中，我们在Xoc中鉴定到一个受群体感应系统调控的重要毒性基因hshB，该基因对于病菌的致病性、胞外蛋白酶外泌、胞外多糖产生以及对氧化压力的耐受性至关重要。为系统解析hshB基因功能机制，本项目实施过程中开展了以下工作：（1）通过iTRAQ蛋白质组学的方法，系统分析了野生型菌株和hshB基因缺失突变株中蛋白质的差异表达水平。结果显示，hshB基因缺失后会引起菌体内621个蛋白质的差异表达，其中150个蛋白显著上调表达，471个蛋白显著下调表达，621个差异表达蛋白质中包含32个重要的转录因子。（2）通过致病相关表型分析，从32个转录因子中鉴定到5个受hshB基因影响，并与病菌运动能力、胞外多糖产生以及抗氧化压力等重要表型相关的转录因子。（3）通过细菌双杂交和EMSA等技术，研究了HshB与群体感应系统全局性调控因子Clp、关键转录因子FleQ的结合关系，明确了HshB与Clp的结合关系，解析出HshB调控下游转录因子的作用机制。（4）通过转录组学技术，阐明了受HshB下游两个重要转录因子调控病菌运动性的机制。通过上述研究，系统揭示了Xoc中群体感应系统关键因子HshB在调控病菌致病表型方面的机制，为设计防控条斑病菌农药靶标提供了理论支持，完善了我们对细菌群体感应调控网络的认识。项目执行期内，发表项目标注SCI论文2篇，本研究完成了项目规定的考核指标。