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十字花科黑腐病菌中一类与趋化性相关的感受蛋白基因的研究

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摘要

第一章 前言

1.1 十字花科黑腐病菌的概述

1.1.1 十字花科黑腐病菌

1.1.2 黄单胞菌属的特征

1.2 Xcc致病的生化因子

1.2.1 胞外多糖

1.2.2 胞外酶

1.2.3 脂多糖

1.2.4 Ⅲ型效应物

1.3 细菌趋化性的概述

1.3.1 细菌趋化性

1.3.2 细菌的运动行为

1.3.3 细菌趋化性的信号转导机制

1.3.4 细菌趋化性的调节机制

1.4 本研究的主要目的和意义

第二章 材料与方法

2.1 本实验所用材料

2.1.1 菌株和质粒

2.1.2 本实验所用引物

2.1.3 本实验所用培养基

2.1.4 本实验试剂的配制

2.1.5 抗生素的使用

2.2 本实验的实验技术

2.2.1 细菌的培养及保存

2.2.2 细菌基因组DNA提取

2.2.3 质粒DNA提取

2.2.4 化学转化(CaCl2法)感受细胞的制备

2.2.5 化学转化

2.2.6 三亲接合

2.2.7 琼脂糖凝胶电泳

2.2.8 DNA的纯化

2.2.9 限制性内切酶酶切

2.2.10 DNA的连接

2.2.11 常规PCR

2.2.12 致病性试验

2.2.13 过敏性反应试验

2.2.14 胞外多糖的定性检测

2.2.15 胞外酶的检测

2.2.16 运动能力的检测

2.2.17 抗逆性检测

2.2.18 生物膜形成检测

2.2.19 突变体营养缺陷型检测

2.2.20 缺失突变体的构建

2.2.21 缺失突变体的验证

2.2.22 构建突变体互补菌株

第三章 结果与分析

3.1 蛋白质的生物信息学分析

3.1.1 基因功能分析

3.1.2 基因的结构域功能简介

3.1.3 推测蛋白的基本特征

3.2 缺失突变体的构建

3.2.1 基因旁侧同源序列的PCR扩增

3.2.2 将旁侧同源序列连接到pK18mobsacB载体上

3.3 缺失突变体的筛选和验证

3.4 缺失突变体的功能互补

3.5 缺失突变体的生长曲线的测定

3.5.1 缺失突变体在NYGB中的生长曲线

3.5.2 缺失突变体在MMX中的生长曲线

3.5.3 缺失突变体在NYGA平板上的生长情况

3.5.4 缺失突变体在MMX平板上的生长情况

3.6 缺失突变体胞外酶的检测

3.6.1 胞外蛋白酶的检测

3.6.2 胞外淀粉酶的检测

3.6.3 胞外纤维素酶的检测

3.7 缺失突变体胞外多糖的检测

3.8 缺失突变体运动能力的检测

3.9 缺失突变体抗逆性检测

3.10 缺失突变体生物膜检测

3.11 缺失突变体的致病性实验

3.12 过敏性反应试验

3.13 细菌趋化性的检测

第四章 结果与讨论

4.1 结论

4.2 讨论

参考文献

致谢

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摘要

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是引起十字花科植物发生黑腐病的病原菌,该菌同时也是研究微生物与寄主植物相互作用分子机理的重要模式菌,研究该菌的致病机理对于减少农业经济损失具有重大的意义。目前,细菌的趋化性在病原学方面的意义已经被公认。寄主体内含有各种化学物质,因此病原菌的趋利避害显得尤为重要。根据Xcc8004基因组的注释,XC_2307、XC_0286、XC_1074、XC_2313、XC_2504、XC_2304、XC_2316、XC_2320、XC_0336、 XC_2306、 XC_2136、XC_1801、XC_1937、XC_2315、XC_2314、XC_0843、XC_1412、XC_1414、XC_2308、XC_1413、XC_2223、XC_2309、XC_2311、XC_0638这24个基因的编码产物是趋化蛋白。为了评估这24个基因的功能,本研究利用pK18mobSacB对这些基因分别进行突变,构建了24个基因的缺失突变体,并对这些突变体进行表型分析。
  植株试验发现,与野生型菌株相比较,突变体DM2311基本丧失致病性,DM2223、DM2304、DM1937这三个突变体的致病性降低了大约30%,它们的互补菌能恢复野生型的致病力水平。表明XC_2311、XC_2223、XC_2304、XC_1937与病原菌的致病性相关。对突变体的生长分析发现,DM2311、DM2223、DM2304以及DM1937这四个突变体在MMX培养基的生长缓慢,它们的互补菌的生长与野生型基本一致,表明XC_2311、XC_2223、XC_2304以及XC_1937与菌体繁殖相关;运动性检测发现,DM2311、DM2223、DM2304以及DM1937在含0.3%以及0.6%琼脂糖游动板的游动性降低,它们的互补菌的游动性与野生型基本一致,表明XC_2311、XC_2223、XC_2304以及XC_1937与菌株的游动性相关;
  运用毛细管法检测了Xcc8004对30种化学物质(麦芽糖、葡萄糖、果糖、木糖、乳糖、蔗糖、核糖、阿拉伯糖、甘露醇、酪氨酸、精氨酸、丙氨酸、亮氨酸、丝氨酸、赖氨酸、色氨酸、苏氨酸、组氨酸、缬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、氯化镁、氯化钙、氯化铵、柠檬酸)的趋化性,结果发现野生型菌株对18种物质(蔗糖、麦芽糖、乳糖、核糖、果糖、半乳糖、木糖、葡萄糖、半胱氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、异亮氨酸、精氨酸、亮氨酸、氯化钙、氯化镁)具有比较明显的趋化性,为了分析这24个基因如何影响菌株的趋化性,我们分析了这些突变体对这18种物质的趋化性。
  趋化性检测发现,Xcc8004主要对一些参与细胞生命活动的糖类、氨基酸、以及无机盐离子具有明显的趋化性。
  这些突变体的HR、生物膜、重金属抗逆性、胞外酶、EPS产量与野生型菌株相比并没有明显的差异。

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