摘要荧光假单胞菌(fluorescent Pseudomonas strains)是一类常见的植物根际促生细菌,对植物的营养转化、抗病免疫、抵御胁迫、品质提升具有重要作用。近年来从许多荧光假单胞菌中发现了多个拷贝的鞭毛蛋白,以及类似于鞭毛装置的Ⅲ型蛋白分泌系统(T3SS)。本论文以两个典型的荧光假单胞菌F113和2P24为对象,通过遗传突变和性状检测,初步明确了多拷贝鞭毛蛋白和T3SS在运动性、促生和植物互作中的功能。主要研究结果如下:<br> 将荧光假单胞菌F113的两个鞭毛蛋白分别命名为FliC-1和FliC-2,两条氨基酸序列同源性为45.04%,Flg22氨基酸肽段的同源性为81.82%。构建F113鞭毛蛋白编码基因突变体F113△fliC-1、F113△fliC-2、F113△fliC-1△fliC-2。经检测,F113△fliC-1丧失了运动能力,而F113△fliC-2的运动能力没有显著变化;与野生型F113相比,F113△fliC-1完全丧失激发植物免疫抗性的能力,而F113△fliC-2保留了激发植物免疫的能力。合成两个鞭毛蛋白的22个保守氨基酸,分别命名为Flg22-1、Flg22-2。检测发现,Flg22-1与Flg22-2均具有激发植物免疫反应的功能,但Flg22-1激发能力显著强于Flg22-2。同样,Flg22-1与Flg22-2均能抑制拟南芥主根伸长,且Flg22-1抑制能力显著强于Flg22-2,这与第十九位氨基酸直接相关。荧光假单胞菌2P24只具有鞭毛蛋白FliC-1。fliC-1基因的突变导致2P24运动能力丧失。<br> 菌株2P24与F113均具有T3SS。以菌株2P24为对象,构建T3SS结构基因rscQ-U的突变体。T3SS的突变显著增强了2P24的swimming、swarming能力,但对2P24的twitching没有显著影响,鞭毛数目没有改变。RNA-Seq检测发现,叶部接种2P24与2P24△rscQ-U后,本氏烟的转录组无显著差异,而根部接种2P24与2P24△rscQ-U后,拟南芥根系在转录组水平具有显著的差异表达基因。在接种6h后,2P24引起270个基因上调,230个基因下调;突变掉T3SS后,2P24引起的下调基因从230个增加到了1784个,上调基因从270个增加到了340个。在差异表达基因中,筛选到受2P24上调、突变掉T3SS后下调的基因共85个,通过q-PCR检测,确定至少有4个基因:JAZ10、ERF109、WRKY40、CML39受T3SS上调表达,这些基因与植物生长激素途径、生长发育相关的基因。这说明:T3SS可能参与了拟南芥根系的激素调节、生长发育。
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