水稻细菌性基腐病菌新型群体感应信号降解酶的筛选及功能分析

Dickey zeae EC1 is the causal agent of the rice foot rot disease. The toxin zeamines are the key virulence factors in strain EC1. Our previous study found that EC1 produces a novel Vfm quorum sensing signal to regulate the production of zeamines, and the Vfm signal drops to an extremely low concentration in the middle of cell exponential growth. Therefore, we believe that there is an unknown mechanism of Vfm signal degradation in EC1. This project aims to firstly construct an efficient Vfm signal detecting reporter, screen mutants of signal degrading enzymes by Tn5 mutagenesis, and identify the target mutated genes using hiTAIL-PCR or FPNI-PCR, and finally, define the functions of the target genes during Vfm signal degradation and EC1 pathogenesis through gene knockout, complementation and overexpression. Moreover, the efficient Vfm signal degrading mutant screened in this study can be used as an important strain for subsequent extraction and structure identification of the Vfm signal molecule.

Dickeya zeae EC1是水稻细菌性基腐病的病原菌，其产生的毒素zeamines是最主要的毒力因子。我们研究发现EC1产生的新型Vfm群体感应信号可调控zeamines的产生，该信号分子在细胞指数生长中期显著降至极低的浓度。由此，我们推断在EC1中拥有一套未知的Vfm群体感应信号降解机制。本项目拟构建Vfm群体感应信号报告菌株，通过Tn5转座子插入突变筛选信号降解酶突变体，利用hiTAIL-PCR/FPNI-PCR鉴定突变基因，用基因敲除、互补及表型分析等手段进行目的基因功能分析；另外，通过表达Vfm信号降解酶基因于EC1进行系列致病性检测确定其在致病性中的作用；同时，降解酶突变体可为后续Vfm信号分子的分离和结构鉴定提供重要材料。

水稻细菌性基腐病菌Dickeya oryzae EC1 是引起水稻基腐病的病原，Vfm群体感应信号系统对其主要毒力因子毒素zeamines、胞外酶的产生及致病力具有重要的调控作用。前期的研究发现，在EC1菌株中可能存在自身降解Vfm群体感应信号分子的调控机制，本研究通过采用Tn5转座子插入突变的方法筛选生长后期Vfm群体感应信号活性显著增强的突变体，通过HiTALL-PCR鉴定插入突变基因，利用同源重组基因敲除、互补及表型分析的研究方法对鉴定的目标基因进行功能分析；通过上游调控基因的筛选，鉴定了ArcBA双组分系统，并对该双组分系统在EC1菌株毒力因子的产生及致病力等调控机制方面进行探究；鉴定了全局调控蛋白OhrR，并阐述其在EC1菌株中对毒力因子的产生及对寄主植物致病力的调控机制。本研究成果为后续Vfm群体感应信号分子的分离鉴定提供了重要的材料，阐述了调控降解酶转录表达的调控基因的调控机制及信号调控网络，丰富了EC1菌株信号转导与该病原菌毒力产生及致病力调控机制的认知。