十字花科黑腐病菌一对假定双组分系统基因的功能鉴定

The Gram-negative bacterium Xanthomonas campestris pv. campestris (hereafter 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 genome of Xcc 8004 harbors 110 two-component signal transduction systems (TCSs) genes, which encode histidine kinases(HKs) and response regulators (RRs) to monitor and respond to environmental stimuli. The significant similarity at both the primary sequence level and the sructure level raises the possibility of cross-talk between different TCSs, so the mechanism of signal transduction and downstream regulation is still unclear. This project will focus on in-depth study on TCSs genes XC3067/XC3068 in Xcc 8004 by using molecular and genomics approaches to elucidate the gene functions, signal transduction and regulatory networks of XC3067/XC3068. The results will not only reveal the stimuli sensing by XC3067/XC3068 but also unveil the mechanism of XC3067/XC3068 in influencing the pathogenicity of Xcc 8004. The research on XC3067/XC3068 in this study will facilitate greatly the 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，Xcc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。基因组注释表明Xcc 8004拥有110个双组份系统基因，其编码的感受子和调控子分别感受和响应外界环境的变化。由于双组份系统之间存在信号的交叉转导，因而目前对Xcc双组份系统信号转导及下游调控机制还不清晰。本项目将以Xcc 8004为实验材料，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XC3067/XC3068的基因功能、信号转导及调控网络。本项目研究的结果将阐明XC3067/XC3068调控Xcc致病的分子机制并明确XC3067/XC3068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)目前仍是世界上最重要的植物病原菌之一，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。作为微生物最重要的信号转导系统双组分信号转导系统（Two-component signal transduction systems, TCSs），Xcc 8004中虽然有110个基因属于该系统，但仅有少数基因的功能得到鉴定。本项目系统的研究了XC3067/XC3068这一对预测的TCSs基因的功能。细菌双杂交和共转录实验结果表明XC3067/XC3068构成一对TCSs；突变研究表明该对基因与Xcc 的在寄主中的致病力、非寄主中的HR反应和游动性相关，但编码蛋白中的功能片段的缺失对表型的影响不明显；转录组分析表明XC3067/XC3068的突变体中编码鞭毛装配相关的基因在转录水平上都同时受到影响，调控子XC3067的预测的结合位点序列为[T/A]TCCC[G/C]A[T/A]TCCC[G/C]A，其中13个受其调控的鞭毛相关基因的编码区前250 bp存在该调控位点；在项目的研究中还发现另一对预测的TCSs基因XC1149/XC1150在致病和HR上有重要贡献，且该对基因的表达受hrpG和hrpX这两个三型分泌系统最重要的上游调控基因的调控。综上所述，本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。