十字花科黑腐病菌致病相关基因双组份系统感受基因的鉴定

The Gram-negative bacterium Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) is the causal agent of black rot disease of cruciferous plants. The pathosystem of Xcc infecting cruciferous plants is one of the model system in studying microbe-plant interaction. The most important signaling system in microorganisms is the two-component signal transduction systems (TCSs), which consist of histidine kinases (HKs) and response regulators (RRs), the two components that monitor and respond to environmental stimuli, respectively. Currently, the researches are focused majorly on RRs on Xanthomons, however, studies on HKs lag far behind. To investigate the biological functions of these TCSs genes, we aim to inactivate all 58 HK-encoding genes in X. campestris pv. campestris 8004. Inoculations of the mutants on plant will reveal the main HK-encoding genes that are involved in virulence, and regulons of these HKs will be predicted. This project will focus on in-depth study on TCSs HK-encoding genes in Xcc 8004 by using molecular and genomics approaches to elucidate the gene functions, signal transduction and regulatory networks of the HKs. The results will unveil the mechanism of the HKs in influencing the pathogenicity of Xcc 8004. The research on HK genes in this study will facilitate greatly future studies on signaling and regulatory networks of this important phytopathogenic bacterium.

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)是引起十字花科植物黑腐病的病原菌，其对十字花科植物的病理系统也是研究微生物与植物相互作用机理的重要模型系统之一。双组份系统是微生物最重要的感受外界信号的的系统，感受子和调控子分别感受和响应外界环境的变化。目前对黄单胞菌双组份系统主要集中在调控子上，对感受子的研究远远滞后，为了研究这些双组份系统基因的功能，我们将系统检测Xcc 8004所有58个感受子基因的生物学功能，确定致病相关的感受子，并对其对应的调控子基因进行研究。本项目将通过分子生物学及基因组学等手段，系统研究双组份系统基因感受子的基因的功能、信号转导及调控网络。本项目研究的结果将阐明感受子调控Xcc致病的分子机制并明确感受子在Xcc致病及感受外界信号中的具体作用。该研究将为我们更进一步的研究Xcc的信号转导及调控网络提供基础。

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc)是引起十字花科植物黑腐病的病原菌，其对十字花科植物的病理系统也是研究微生物与植物相互作用机理的重要模型系统之一。双组份系统是微生物最重要的感受外界信号的的系统，感受子和调控子分别感受和响应外界环境的变化。目前对黄单胞菌双组份信号转导系统的研究主要集中在调控子上，对感受子的研究远远滞后。为了研究这些双组份信号转导系统感受子基因的功能，我们系统的突变了Xcc 8004 中55个感受子基因，并对这些感受子的生物学功能进行了检测，发现XC0769、XC0818、XC2303、XC3714和XC4236的突变体的致病力相比野生型显著降低；XC1965的突变体在寄主上的致病力和生长能力均比野生型有显著增强，分析在丰富培养基中XC1965和野生型Xcc 8004在转录水平的差异（2倍及以上）表明，这些差异表达基因主要集中在与趋化、毒性、运动和响应外界信号等生理进程。研究发现XC0647游动性增强，其理论上的调控子XC0648（LytTR家族调控子）的缺失也导致其游动能力增强，系统突变Xcc 8004 中LytTR家族的三个基因，发现只有XC0648影响在寄主满身红萝卜和甘蓝上的致病力。细菌双杂交结果表明，ColS和VemR存在相互作用，这为我们进一步研究ColS和VemR在信号转导及作用的分子机制提供了线索。综上所述，本研究将为我们更进一步的研究Xcc 8004的信号转导及调控网络提供基础。