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瓜类细菌性果斑病菌致病相关基因筛选及luxR基因功能分析
作 者: 赵玉强
导 师: 胡白石
学 校: 南京农业大学
专 业: 植物病理学
关键词: 瓜类细菌性果斑病菌 致病基因 突变体 致病性 luxR基因
分类号: S436.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
瓜类细菌性果斑病菌(Acidovorax avenae subsp. citrulli, Aac)引起的瓜类细菌性果斑病(bacterial fruit blotch, BFB)是葫芦科植物上的一种毁灭性的细菌病害,严重影响果品和产量。近年来在我国许多地区均有报道,尤其作为哈密瓜主要产区的新疆等地,该病的发生对于哈密瓜产业具有极大的威胁。尽管BFB对经济有重要作用,但是目前关于它的病原物的生物学以及与寄主植物互作的分子方面仍知之甚少,因此研究瓜类细菌性果斑病菌的致病相关基因及其机理对于病害防治致关重要。鉴于此,我们几经尝试试图通过构建Aac转座子随机插入突变体文库,来寻找Aac中与致病相关的基因,然而由于Aac菌体本身一些特性使得对Aac进行遗传操作十分困难。经过不断改进实验方案,我们终于通过三亲交配原理成功建立了Aac xjL12菌株的转座子(Mini-Tn5)随机插入突变体文库。通过接种哈密瓜幼苗来筛选致病性发生变化的突变体,成功的得到了三株致病性丧失和一株致病性明显减弱的突变体,利用亚克隆技术鉴定了转座子插入位点,得到致病相关基因。同时我们也通过构建其中一个基因的插入失活突变体ΔaraC,接种哈密瓜幼苗后发现ΔaraC致病性完全丧失,这与转座子插入得到突变体结果是完全一致的。此外,本研究还对Aac中群体感应系统(Quorum Sensing, QS) luxR同源基因进行功能研究。目前已知群体感应系统能够调控着对动植物的毒性因子,而毒性因子的产生与细菌的致病性密切相关。本课题组已报道Aac能够产生群体感应信号分子,为了进一步研究Aac的群体感应信号分子的相关基因以及与致病性的相关性,本研究从群体感应信号分子的合成底物和信号分子的靶细胞为出发点,从Aac全基因组中找到了三个可能与信号分子相关的基因:luxR (LuxR family transcriptional regulator), acP (3-oxoacyl-(ACP) synthase III), acD (acyl-CoA dehydrogenase domain-containing protein),通过同源重组的方法分别构建了突变株。通过致病性实验和AHL检测分析发现,与野生型相比,ΔluxR致病性有所下降,产生信号分子的能力减弱,而△acP和△acD没有明显变化。因此,我们对ΔluxR进行了进一步的验证,结果发现ΔluxR能够产生液滴坍塌现象,对抗生素耐受水平有所提高,并且对哈密瓜幼苗的致病能力下降,RT-PCR实验结果表明luxR基因的缺失对luxl基因的表达有抑制作用,从而证明了luxR基因失活后影响了Aac的QS系统。
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全文目录
摘要 7-9ABSTRACT 9-11上篇 文献综述 11-23 第一章 瓜类细菌性果斑病研究进展 12-16 1 症状识别 12-14 2 病原及生物学特性 14-15 3 入侵途径 15 4 生活史 15 5 防治措施 15-16 第二章 细菌的群体感应系统及调节机制 16-23 1 细菌的群体感应系统 16-18 2 调控机制 18-23 2.1 群体感应与细菌毒力因子 18 2.2 群体感应与生物膜 18-19 2.3 群体感应与抗生素的产生 19-20 2.4 群体感应与寄主 20 2.5 群体感应系统的干扰 20-21 2.6 环境对信号分子产生的影响 21-23下篇 研究报告 23-74 第一章 瓜类细菌性果斑病菌突变体文库的构建及致病性丧失突变体的筛选 24-46 1 材料和方法 25-36 1.1 材料 25-28 1.1.1 菌株、质粒 25-26 1.1.2 引物 26 1.1.3 酶、抗生素和主要仪器 26 1.1.4 培养基 26-27 1.1.5 菌株的活化、培养及保存 27-28 1.2 方法 28-36 1.2.1 基因组DNA小量的提取 28 1.2.2 PCR扩增及产物回收 28-29 1.2.3 pMD19-T(simple)载体的连接 29 1.2.4 大肠杆菌感受态的制备和转化(Samebrook and Russell,2001) 29-30 1.2.5 质粒的小量提取 30-31 1.2.6 酶切验证 31 1.2.7 xjL12转座子随机插入文库的构建 31-32 1.2.8 致病性发生变化的突变株中转座子插入位点的鉴定--Subclone(亚克隆)技术 32-34 1.2.9 利用生物信息学分析 34 1.2.10 araC基因克隆 34-36 2 结果和分析 36-43 2.1 Tn5突变株的验证 36-37 2.2 突变体的筛选 37 2.3 致病性发生变化的突变株中转座子插入位点的鉴定 37-39 2.3.1 突变株总DNA的酶切结果 37-39 2.4 突变体中Tn5转座子插入位点 39 2.5 插入突变体的构建分析 39-43 2.5.1 araC基因的克隆 39-40 2.5.2 自杀重组载体分析 40-41 2.5.3 突变体的构建分析 41-42 2.5.4 △araC的PCR验证 42-43 2.5.5 致病性测定 43 3 讨论 43-46 第二章 瓜类细菌性果斑病菌luxR基因的功能分析 46-74 1 材料和方法 47-62 1.1 材料 47-51 1.1.1 菌株、质粒 47-48 1.1.2 引物 48-50 1.1.3 酶、抗生素和主要仪器 50 1.1.4 培养基 50-51 1.1.5 菌株的活化、培养及保存 51 1.2 方法 51-62 1.2.1 基因组DNA的提取 51 1.2.2 PCR扩增及产物回收 51 1.2.3 pMD19-T(simple)载体的连接 51 1.2.4 大肠杆菌感受态的制备和转化(Samebrook and Russell,2001) 51-52 1.2.5 质粒的小量提取 52 1.2.6 酶切验证 52 1.2.7 序列测定 52-53 1.2.8 生物信息学分析 53 1.2.9 突变株的构建 53-54 1.2.10 突变株的验证 54-57 1.2.11 △luxR互补菌株的构建 57 1.2.12 △luxR的AHLs检测 57-58 1.2.13 △luxR的生物活性剂检测 58 1.2.14 △luxR对抗生素耐受水平分析 58 1.2.15 群体浮游现象分析 58-59 1.2.16 RT-PCR检测luxI基因的表达量 59-62 1.2.17 致病性测定 62 2 结果和分析 62-72 2.1 生物信息学分结果 62 2.2 luxR基因、acP基因和acD基因的克隆与分析 62-64 2.3 插入突变体的构建分析 64-65 2.3.1 自杀重组载体分析 64-65 2.3.2 突变体的构建分析 65 2.4 突变体的验证 65-67 2.4.1 PCR验证 65-66 2.4.2 测序验证 66 2.4.3 Southern杂交验证 66-67 2.5 补株的构建及验证 67-68 2.6 菌株中AHL检测分析 68-69 2.7 △luxR的生物活性剂检测实验结果 69-70 2.8 △luxR的抗生素耐受水平试验 70-71 2.9 群体浮游现象实验结果 71 2.10 RT-PCR检测luxI基因的表达量 71-72 2.11 致病性测定结果分析 72 3 讨论 72-74附录 74-78参考文献 78-86致谢 86
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中图分类: > 农业科学 > 植物保护 > 病虫害及其防治 > 园艺作物病虫害及其防治 > 瓜果病虫害
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