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西瓜噬酸菌ftsH、hflK、hflC基因功能分析

中国植物病理学会2024年学术年会

作者：季苇芹王宇婷武晓云程晓非东北农业大学

马铃薯Y病毒属(Potyvirus)是目前已知最大的植物RNA病毒属,可严重危害豆科、藜科、茄科与葫芦科等多种作物,给世界范围内众多作物造成巨大经济损失。植物病毒仅编码少数几个蛋白,必须与不同的寄主因子互作,以完成侵染循环和抑制寄主的... 详细信息

马铃薯Y病毒属(Potyvirus)是目前已知最大的植物RNA病毒属,可严重危害豆科、藜科、茄科与葫芦科等多种作物,给世界范围内众多作物造成巨大经济损失。植物病毒仅编码少数几个蛋白,必须与不同的寄主因子互作,以完成侵染循环和抑制寄主的抗病毒免疫。NIb是Potyvirus病毒的RNA依赖性RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRp),在病毒基因组复制的过程中发挥重要作用,也可通过抑制寄主植物的免疫反应促进病毒的侵染。本研究以芜菁花叶病毒TuMV为模式病毒,通过亲和纯化-质谱分析(IP-MS)技术及双分子荧光互补、酵母双杂交和免疫共沉淀等蛋白互作技术筛选和验证NIb的互作蛋白。结果发现,NIb蛋白与寄主植物CYT1蛋白的C-端结构域存在直接相互作用,在试验中瞬时过表达CYT1可抑制病毒的侵染和基因组积累量,并且瞬时和转基因过表达CYT1都能引起胼胝质在胞间连丝处的积累。前人研究表明,CYT1参与抗坏血酸的生物合成和蛋白、木质素的糖基化修饰,也可能参与胼胝质的积累。为明确CYT1的抗病毒机制,结合胼胝质合成抑制剂、糖基化修饰抑制剂以及体外施用抗坏血酸等方法,笔者发现体外喷施抗坏血酸能显著抑制病毒的侵染,胼胝质合成抑制剂能显著抑制CYT1的抗病毒作用,而糖基化修饰抑制剂有轻微抑制病毒侵染的作用。综合以上结果,笔者推测CYT1可能通过促进胼胝质的积累与抗坏血酸的合成发挥抗病毒作用。本研究的结果有助于进一步揭示病毒NIb蛋白侵染机制和植物CYT1蛋白的抗病毒机制,为构建抗病毒策略奠定理论基础。

关键词： TuMV NIb CYT1 胼胝质抗坏血酸

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西瓜噬酸菌ftsH、hflK、hflC基因功能分析

作者：季苇芹吉林农业大学

学位级别：硕士

西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli)引发的瓜类细菌性果斑病(bacterial fruit blotch,BFB)是检疫性种传细菌病害,能严重为害西瓜、甜瓜等葫芦科作物,造成严重的经济损失。AAA家族蛋白酶(ATPase associated with diverse cellular activities)在西瓜噬酸菌的多种生命过程中发挥重要作用。AAA家族中的FtsH蛋白(filamentation temperature-sensitive H)是由ftsH基因编码的参与生长、环境胁迫应激反应、蛋白质量平衡控制等过程的重要蛋白,在细胞中可与HflK/C聚合成复合酶体共同行使功能。本实验对西瓜噬酸菌基因ftsH、hflK、hflC进行了生物信息学分析,并构建了基因ftsH、hflK、hflC的缺失突变菌株和互补菌株,研究了基因ftsH、hflK、hflC的缺失对西瓜噬酸菌致病力等表型和环境耐受性的影响,测定了西瓜噬酸菌致病相关基因、AAA家族基因、热激转录因子σ等基因在ΔftsH、ΔhflK、ΔhflC菌株中的表达量,初步探索了基因ftsH、hflK、hflC在西瓜噬酸菌中的功能。实验获得的主要结果如下:1.经生物信息学分析,ftsH编码FtsH蛋白,hflK编码HflK蛋白,hflC编码HflC蛋白。在细菌细胞中,FtsH、HflK和HflC均为跨膜蛋白,三者存在功能上的密切联系。2.基因ftsH、hflK、hflC的缺失均能导致西瓜噬酸菌菌株致病力、运动能力、生物膜形成能力和生长能力的显著降低。ftsH、hflK、hflC的缺失不影响菌株诱导非寄主烟草过敏性反应的能力。3.基因ftsH、hflK、hflC的缺失均显著减弱西瓜噬酸菌菌株在高温、高盐和抗生素胁迫条件下的耐受性,表现为生长能力的显著减弱。其中,基因ftsH的缺失对菌株耐受能力的影响最大。4.基因ftsH、hflK、hflC的缺失均能导致西瓜噬酸菌菌株中致病相关基因、AAA家族基因、热激转录因子σ以及基因ftsH、hflK、hflC的表达量发生显著变化,说明基因ftsH、hflK、hflC在西瓜噬酸菌中的功能与致病性和热激反应相关,与其他AAA ATPase基因存在功能上的密切联系,基因ftsH、hflK、hflC间也存在功能上的密切联系。

关键词：西瓜噬酸菌 AAA家族 FtsH HflK/C

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转录组学技术及其在瓜菜作物上的应用

中国瓜菜 2016年第12期29卷 1-5,13页

作者：张艳艳季苇芹杨玉文关巍赵廷昌吉林农业大学农学院长春130118 植物病虫害生物学国家重点实验室.中国农业科学院植物保护研究所北京100093

转录组学技术作为植物功能基因组学研究的重要手段,近年来在瓜菜作物上也有不少成功应用。运用转录组学技术,可以从转录水平上探究瓜菜作物在特定发育阶段或特定生理状态下的基因功能和基因结构,从而为了解瓜菜作物在不同条件下的发育... 详细信息

转录组学技术作为植物功能基因组学研究的重要手段,近年来在瓜菜作物上也有不少成功应用。运用转录组学技术,可以从转录水平上探究瓜菜作物在特定发育阶段或特定生理状态下的基因功能和基因结构,从而为了解瓜菜作物在不同条件下的发育调控及胁迫响应机制提供数据基础。本文主要介绍了转录组学的技术方法及转录组学技术在西瓜、甜瓜、黄瓜、番茄和西兰花等瓜菜作物上的应用,最后展望了转录组学技术在瓜菜作物研究中的应用前景。

关键词：瓜菜作物转录组学应用

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西瓜噬酸菌ftsH基因功能分析

西瓜噬酸菌ftsH基因功能分析

黄瓜细菌性茎枯萎病病原鉴定及温度对其致病力的影响

中国植物保护学会2018年学术年会暨植保科技奖颁奖大会

作者：季苇芹杨玉文关巍赵廷昌中国农业科学院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室

西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli)引发的瓜类细菌性果斑病(bacterial fruit blotch,BFB)是检疫性种传细菌病害,能严重为害西瓜、甜瓜等葫芦科作物,造成严重的经济损失。由于西瓜噬酸菌的具体致病机理尚未明确,目前,瓜类细菌性果斑病的... 详细信息

西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli)引发的瓜类细菌性果斑病(bacterial fruit blotch,BFB)是检疫性种传细菌病害,能严重为害西瓜、甜瓜等葫芦科作物,造成严重的经济损失。由于西瓜噬酸菌的具体致病机理尚未明确,目前,瓜类细菌性果斑病的防治缺乏针对性的防治措施,因此急需对西瓜噬酸菌的致病机理进行研究,以为果斑病的针对性防治提供理论指导。AAA ATPase(ATPase associated with diverse cellular activities)在西瓜噬酸菌的多种生命过程中发挥重要作用。研究表明,AAA ATPases基因的缺失显著影响细菌菌株致病力及与植物间的互作。AAA家族中的FtsH蛋白(filamentation temperaturesensitive H)是由ftsH基因编码的,参与生长、致病、环境应激反应、蛋白质量平衡等过程的重要蛋白,但其在西瓜噬酸菌中的作用尚未明确。本实验以西瓜噬酸菌Aac5菌株为研究对象,通过构建基因缺失突变体,测定致病力等各项表型,以及突变株中致病相关基因和其他AAA ATPase基因的表达量,初步探索西瓜噬酸菌中ftsH的功能,为FtsH蛋白的功能研究奠定基础。结果表明,ftsH的缺失显著降低西瓜噬酸菌菌株致病力、运动能力、生物膜形成能力、生长能力和环境胁迫耐受能力,不影响烟草过敏性反应,显著影响西瓜噬酸菌致病相关基因、AAA ATPase基因以及热激转录因子σ的表达量。这表明ftsH在西瓜噬酸菌中的功能与菌株致病性和环境耐受性密切相关。

关键词：西瓜噬酸菌 ftsH 功能分析

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植物保护 2021年第4期47卷 28-37,65页

作者：白雪张晓晓季苇芹闫建培乔培杨玉文关巍赵廷昌吉林农业大学农学院长春130118 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193

自2003年以来,在我国北京、辽宁和山东等地的黄瓜上发现了一种重要细菌病害—黄瓜细菌性茎枯萎病,对黄瓜生产造成了严重危害。从发病的黄瓜叶片、茎部和果实上分离的菌株接种到黄瓜后,症状与自然发病症状完全一致。经过多位点序列分型和... 详细信息

自2003年以来,在我国北京、辽宁和山东等地的黄瓜上发现了一种重要细菌病害—黄瓜细菌性茎枯萎病,对黄瓜生产造成了严重危害。从发病的黄瓜叶片、茎部和果实上分离的菌株接种到黄瓜后,症状与自然发病症状完全一致。经过多位点序列分型和BOX-PCR技术,以及LOPAT、GATTa和Ayers碳源利用试验等,确定该病害的病原菌为丁香假单胞流泪致病变种Pseudomonas syringae ***。以黄瓜细菌性茎枯萎病菌A2为供试菌株,黄瓜细菌性角斑病菌丁香假单胞菌流泪致病变种*** *** pslb8为对照菌株,对其进行不同温度下致病力、体内和体外生长能力测定,结果表明:20℃条件下,A2菌株的致病力、体内和体外生长能力均强于pslb8菌株,相对低温的条件更有利于黄瓜细菌性茎枯萎病病原菌的侵染和病害的发生。

关键词：丁香假单胞菌流泪致病变种鉴定致病力温度

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西瓜噬酸菌ftsH基因功能分析

植物病理学报 2019年第4期49卷 488-499页

作者：季苇芹闫建培白雪乔培李智鹏杨玉文关巍赵廷昌吉林农业大学农学院长春130118 中国农业科学院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193

AAA ATPase (ATPase associated with diverse cellular activities)在西瓜噬酸菌的多种生命过程中发挥重要作用。AAA家族中的Fts H蛋白(filamentation temperature-sensitive H)是由ftsH基因编码的,参与生长、致病、环境应激反应、膜内在蛋白质量控制等过程的蛋白,但其在西瓜噬酸菌中的作用尚未明确。本实验以西瓜噬酸菌Aac5菌株为研究对象,通过构建基因缺失突变体,测定致病力等各项表型以及突变株中致病相关基因和其他AAA ATPase基因的表达量,初步探索西瓜噬酸菌中ftsH的功能,为Fts H蛋白的功能研究奠定基础。结果表明,ftsH缺失显著降低菌株致病力、运动能力、生物膜形成能力、生长能力和环境胁迫耐受能力,不影响烟草过敏性反应,显著影响西瓜噬酸菌致病相关基因、AAA ATPase基因以及热激转录因子σ32的表达量。这表明ftsH基因的功能与西瓜噬酸菌的致病性和环境耐受性密切相关。

关键词：西瓜噬酸菌 ftsH 功能分析

西瓜噬酸菌MarR家族转录因子Aave_3922的功能研究

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植物病理学报 2021年第6期51卷 861-870页

作者：刘博乔培费诺亚季苇芹杨琳琳关巍杨玉文赵廷昌吉林农业大学植物保护学院长春130118 中国农业科学院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193 沈阳农业大学植物保护学院沈阳110161

MarR(Multiple antibiotic resistance regulator)家族转录因子是一种广泛存在于细菌及古细菌中的转录抑制子。MarR可通过调控毒力因子的表达来影响病原细菌的致病性,其调控机制独特,在不同菌中存在不同的调控网络。为明确其在西瓜噬酸... 详细信息

MarR(Multiple antibiotic resistance regulator)家族转录因子是一种广泛存在于细菌及古细菌中的转录抑制子。MarR可通过调控毒力因子的表达来影响病原细菌的致病性,其调控机制独特,在不同菌中存在不同的调控网络。为明确其在西瓜噬酸菌中的功能及信号通路,以西瓜噬酸菌Aac5菌株为研究对象,构建MarR转录因子Aave;922的缺失突变株及互补菌株,通过对表型及转录水平的测定,初步探究西瓜噬酸菌中MarR转录因子的功能及可能的调控网络。结果显示,与野生型Aac5菌株相比,突变菌株致病能力、生物膜形成能力、体内生长能力均显著下降,互补菌株有所恢复。同时,基因Aave;922的缺失会显著影响三型分泌系统关键基因hrpX及hrcJ、毒性相关基因trbC、鞭毛及趋化性相关基因fliC及cheA、生物膜相关基因Aave;620在西瓜噬酸菌中的表达量;与WT-hrpXpGUS相比,ΔAave;922-hrpXpGUS的启动子活性显著减弱。以上结果表明Aave;922基因可能通过参与hrpX的转录调控,以及调控生物膜形成来影响西瓜噬酸菌的致病能力。

关键词：西瓜噬酸菌 MarR转录因子致病性功能研究

西瓜噬酸菌铁吸收调控因子furA的功能研究

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植物病理学报 2020年第3期50卷 351-361页

作者：吴林娜闫建培白雪季苇芹张晓晓杨玉文关巍赵廷昌中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193 吉林农业大学农学院长春130118

铁吸收调控因子(Ferric uptake regulator,Fur)是细菌中主要调控铁代谢的重要调控蛋白,也影响氧化应激和致病性。生物信息学分析显示,西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli,Ac)中存在2个Fur蛋白,其生物学功能未知。本文以其中之一的furA为研... 详细信息

铁吸收调控因子(Ferric uptake regulator,Fur)是细菌中主要调控铁代谢的重要调控蛋白,也影响氧化应激和致病性。生物信息学分析显示,西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli,Ac)中存在2个Fur蛋白,其生物学功能未知。本文以其中之一的furA为研究对象,通过同源重组原理,构建了野生型菌株Aac5的furA缺失菌株ΔfurA和互补菌株ΔfurAcomp,并进行了致病力和其他相关生物学表型的测定。结果显示,furA缺失后,显著降低了Ac对西瓜、甜瓜的致病力、运动能力、产铁载体能力,提高了生物膜形成能力、以及对Fe^3+、过氧化氢和链黑菌素的敏感性;基因表达量分析结果显示,furA影响与铁代谢、应激反应和致病性相关基因的表达。综上所述FurA在Ac致病过程、铁代谢和其他表型中起着重要的调控作用。

关键词：西瓜噬酸菌致病性铁代谢 furA

西瓜噬酸菌不同菌株与甜瓜幼苗早期互作的转录组学分析

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植物病理学报 2017年第6期47卷 776-789页

作者：张艳艳赵梅杨玉文关巍季苇芹白庆荣高洁 Ron R.Walcott 赵廷昌吉林农业大学农学院长春130118 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100093 Department of Plant Pathology University of GeorgiaAthens 30602

西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli)引起的瓜类细菌性果斑病(bacterial fruit blotch,BFB)是西瓜、甜瓜等葫芦科作物上毁灭性种传病害。本文利用RNA-seq技术,分析了2个西瓜噬酸菌菌株(pslb65和AAC00-1)分别诱导甜瓜感病品种IVF667幼苗6 h... 详细信息

西瓜噬酸菌(Acidovorax citrulli)引起的瓜类细菌性果斑病(bacterial fruit blotch,BFB)是西瓜、甜瓜等葫芦科作物上毁灭性种传病害。本文利用RNA-seq技术,分析了2个西瓜噬酸菌菌株(pslb65和AAC00-1)分别诱导甜瓜感病品种IVF667幼苗6 h和12 h后的基因表达谱。结果表明,这2个菌株侵染寄主6 h后,分别检测到1 029和3 561个差异表达基因,其中上调基因分别为355和1 621个,下调基因分别为674和1 940个;与寄主互作12 h后,差异基因分别有2 397和1 875个,上调基因分别为903和898个,下调基因分别为1 494和977个。GO功能注释发现,pslb65与甜瓜幼苗互作的差异基因显著富集在生物学过程中的发育和代谢2个亚类,所占比例分别为32.92%和35.36%。在分子功能中转录因子所占比例较大,达到67.65%;AAC00-1与甜瓜幼苗互作后,差异基因显著富集在生物学过程中的转运和定位中,比例分别为23.84%和24.18%。在分子功能中氧化还原酶活性亚类所占比例高达17.59%。西瓜噬酸菌pslb65和AAC00-1侵染寄主6 h,Rboh、CaMCML、CDPK和FLS2等编码基因在植物-病原互作途径(csv04626)多为下调表达,植物-病原互作途径被抑制;12 h,pslb65-甜瓜互作途径相关基因多下调,AAC00-1-甜瓜互作途径相关基因多上调,推测此时植物-病原互作途径被AAC00-1激活,引起寄主的防御反应。西瓜噬酸菌pslb65和AAC00-1均可诱导植物发病,但在引起植物感病途径上略有不同,这可能与它们来自西瓜噬酸菌的不同亚群有关。最后,选取pslb65与寄主互作途径的6个基因进行qRT-PCR验证,结果与转录组测序结果基本一致。本研究初步揭示了西瓜噬酸菌2个不同菌株与寄主互作在转录水平上的表达差异,为研究甜瓜与不同菌株的互作机制差异奠定了基础。

关键词：甜瓜幼苗西瓜噬酸菌 RNA—seq