1、水稻細菌性條斑病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzicola，Xoc）屬于原核生物界，黃單胞菌科黃單胞菌屬的一種稻黃單胞菌（X.oryzae），在水稻上引起細菌性條斑病，該病主要危害水稻的葉片，嚴重威脅熱帶及亞熱帶地區(qū)水稻的種植。稻黃單胞菌包括兩個致病變種，分別是稻致病變種（X.oryzae pv.oryzae，Xoo）和稻生致病變種(X.oryzae pv.oryzicola，Xoc)。雖然Xoo與Xoc均屬于稻

2、黃單胞菌，但兩種菌感染水稻葉片的機制卻不同。相比我們對于Xoo的了解，對于Xoc的致病分子機制所知的卻較少。群體感應(yīng)(quorum sensing，QS)，是細菌通過分泌信號分子來監(jiān)測群體的密度，使細菌群體能夠依靠群體密度或者生長階段來調(diào)控菌體的基因表達，進而調(diào)控細菌生物學(xué)功能的一種細胞間信號交流機制。黃單胞屬細菌中的群體感應(yīng)系統(tǒng)主要依賴于可擴散性信號分子(DSF)，且該系統(tǒng)在黃單胞屬細菌中高度保守。在前期的研究工作中，證實水稻細菌性條

3、斑病菌具有DSF依賴性群體感應(yīng)系統(tǒng)，且DSF信號分子由rpfF基因負責(zé)合成，缺失rpfF基因后菌體徹底喪失合成DSF信號分子的能力，以及在水稻上的致病性。
　　為了更好地解析水稻細菌性條斑病菌中DSF依賴性群體感應(yīng)系統(tǒng)是如何調(diào)控菌體致病能力的，在前期的工作中，利用蛋白雙向電泳技術(shù)，比較分析了條斑病菌野生型菌株Rs105與基因rpfF缺失突變體的胞內(nèi)蛋白質(zhì)組表達譜，并最終鑒定到18個蛋白，利用生物信息學(xué)技術(shù)對這18個蛋白進行功能預(yù)測

4、，發(fā)現(xiàn)它們涉及鞭毛形成、活性氧抗性及氮源轉(zhuǎn)換等生物學(xué)功能，其中鑒定發(fā)現(xiàn)了一個由hshB基因編碼的蛋白為菌體致病所必須。進一步研究發(fā)現(xiàn)并證實，基因hshB（相較水稻白葉枯菌PX099A而言）為水稻細菌性條斑病菌特有，與此同時，基因hshB不僅受細菌群體感應(yīng)信號DSF及全局性調(diào)控因子clp調(diào)控，缺失該基因后，還會嚴重的削弱菌體的致病性、胞外蛋白酶的分泌、胞外多糖的產(chǎn)生以及對過氧化氫的耐受性，并且該基因的轉(zhuǎn)錄受到營養(yǎng)貧瘠條件誘導(dǎo)，但對于基因h

5、shB具體的作用機制并不清楚。
　　本研究中，首先通過生物信息學(xué)分析了hshB基因編碼蛋白可能具有的結(jié)構(gòu)域及生物學(xué)功能，進一步通過生物學(xué)性狀測定，發(fā)現(xiàn)了基因hshB突變體的游動能力相較野生型菌株顯著降低，同時轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)，基因hshB缺失后影響條斑菌中305個基因顯著差異表達，且這些差異表達基因不僅涉及菌體致病性、蛋白酶分泌、碳源代謝、氮源代謝、抗氧化壓力、運動能力、趨化性及生物膜形成等多方面內(nèi)容，差異基因的富集分析還顯示，hs

6、hB調(diào)控的基因主要集中在菌體運動能力和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)兩方面，轉(zhuǎn)錄組測序的發(fā)現(xiàn)不僅證明了生物學(xué)性狀測定的準確性，同時也為下一步研究提供了方向。深入分析轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，hshB還調(diào)控參與菌體生物膜形成相關(guān)的基因，通過多種方法測定后，證實hshB突變后確會增強菌體的生物膜形成，同時，結(jié)合相關(guān)文獻報道，綜合基因hshB突變增強菌體的生物膜形成，降低菌體運動能力的作用，初步揭示出基因hshB與細胞環(huán)鳥苷二磷酸(c-di-GMP)受體YajQ的關(guān)系，推測

7、出基因hshB可能是通過調(diào)節(jié)菌體內(nèi)的c-di-GMP濃度來發(fā)揮作用的。本研究不僅揭示出基因hshB在調(diào)控菌體運動能力方面的新功能，同時深入發(fā)掘轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)后，初步揭示了基因hshB調(diào)控菌體致病性、胞外蛋白酶及過氧化氫的耐受性等方面的機制，同時發(fā)掘并驗證了基因hshB在調(diào)控菌體生物膜形成方面也具有重要作用，并且hshB作用機制與菌體內(nèi)的c-di-GMP密切相關(guān)，這些發(fā)現(xiàn)為進一步深入解析hshB基因的致病機制提供了研究方向。
　　在深入

8、研究分析hshB基因本身的同時，我們對于hshB基因所在的nodB-rghB基因簇也進行了探究。在nodB-rghB基因簇中鑒定出兩個功能與hshB基因相似但又有諸多不同，為Xoc所特有（相較Xoo而言）同時受DSF信號調(diào)控的毒性相關(guān)基因hshA與hshC。該研究發(fā)現(xiàn)，這兩個基因的缺失突變在低密度接種時致病力相較野生型有顯著下降，同時相較毒性基因hshB，這兩個基因?qū)w的體外生長能力、胞外多糖的產(chǎn)生、過氧化氫的耐受能力以及蛋白酶的分泌

9、能力均沒有顯著影響，進一步的研究發(fā)現(xiàn)，hshA與hshC缺失突變后導(dǎo)致菌體在水稻上的定殖能力以及附生定殖水平都顯著下降，初步揭示出hshA與hshC影響菌體致病性的機制。通過本研究中鑒定出的兩個新型受DSF信號調(diào)控的毒性相關(guān)基因（hshA與hshC），不僅增進了我們對條斑病菌hshB基因所在的nodB-rghB基因簇的了解，同時也有助于對黃單胞菌中DSF信號系統(tǒng)調(diào)控毒性基因機制的認識。
　　綜上，本文不僅揭示了hshB基因在調(diào)控菌