无致瘤性 Agrobacterium vitis 菌株 F2/5 抑制葡萄根瘤病的分子机制研究

Agrobacterium vitis specifically infects grapevines and causes crown gall, which is the most destructive pathogen threatening grape production worldwide. A non-tumorigenic A. vitis strain F2/5 specifically inhibits the infection of graft wounds by highly tumorigenic A. vitis strains, while has no impacts on graft development. In this research we will further investigate the molecular mechanisms involved in the tumor inhibition (TI) activity of F2/5, and explore the interactions among F2/5, grapevine wound signaling molecules and the regulation of virulence gene expression in the pathogen. One approach is to verify the association between the TI activity of F2/5 and the virA promoter region of the pathogen by molecular approaches and phenotypic characterization. Another approach is to investigate whether F2/5 interferes with the production of certain phenolic compounds at grapevine wound tissues thereby inhibits the expression of virulence genes in A. vitis through real-time qPCR and UPLC-DAD-QTOF-MS analysis. This research will unveil the molecular mechanisms of F2/5 involved in specific inhibition of grape crown gall caused by A. vitis, which is critical for the future application of F2/5. It is also helpful in advancing our understanding of grapevine-Agrobacterium interactions.

Agrobacterium vitis专门侵染葡萄并能引起根瘤病，是世界各地葡萄生产上最具危害性的病原菌。无致瘤性的A. vitis 菌株F2/5能特异性地抑制致瘤性强的A. vitis菌株对嫁接伤口的侵染，却不影响嫁接苗的生长发育。本项目将在前期工作基础上深入研究 F2/5 抑瘤的分子机制，探索F2/5、葡萄伤口信号分子以及病原菌的毒性基因表达调控之间的关系; 利用分子手段结合表型分析，验证 F2/5 的抑瘤活性与病原菌的 virA 启动子区之间的关系；通过实时荧光PCR及 UPLC-DAD-QTOF-MS等分析手段，研究 F2/5 是否通过干扰葡萄伤口组织某些酚类化合物的产生进而抑制 A. vitis毒性基因的表达。本研究将揭示F2/5抑制葡萄根瘤病的分子机制，为 F2/5 在实际生产中的应用打下基础，对进一步理解葡萄—根瘤菌的互作机制也具有重要意义。

Agrobacterium vitis专门侵染葡萄并能引起根瘤病，是世界各地葡萄生产上最具危害性的病原菌。无致瘤性的A. vitis 菌株F2/5能特异性地抑制致瘤性强的A. vitis菌株对嫁接伤口的侵染，却不影响嫁接苗的生长发育，具有巨大的应用前景。本项目在前期工作基础上进行了深入研究，分别从细菌以及植物两个角度探索了 F2/5 抑制葡萄根瘤病的生防机制。发现两个基因 clpA 以及 avxR 与 F2/5 生防功能相关且调控细菌 surfactant的产生、运动性、生物膜的形成以及 ROS 敏感性等重要群体感应相关表型，并通过转录组学及 RT-PCR 验证从分子水平证实 clpA 基因参与调控相关生物学过程如鞭毛的组装、KatG 以及硫代谢、尿素代谢等相关基因的表达，为未来进一步揭示这些基因如何通过参与调控群体感应从而影响 F2/5 的生防功能打下了基础。此外，还通过葡萄幼茎的转录组及代谢组学分析，发现 F2/5 接种后葡萄中一系列与抗病相关化合物如白藜芦醇、柚皮素查尔酮、槲皮素、糖苷酶等合成基因较病原菌处理组中的表达显著上调，与Pathogen Associated Molecular Patterns 相关的早期抗性基因如 BAK1、WRKY33、PBS1 的表达在F2/5处理组中也是同样趋势。这些结果从一定程度上回答了 F2/5 是如何起到生防功能的。目前，代谢组学数据的分析还在进行中，未来将对两个组学的数据进行联合分析，并将进一步验证 F2/5 接种到底诱导哪些化合物的积累从而诱导植物抗性抵御葡萄根瘤病？ 本项目的实施将为揭示 F2/5 抑制葡萄根瘤病的生防机制打下重要基础，这些对 F2/5 未来的应用也是必不可少的。