[发明专利]一种十字花科黑腐病菌致病相关的基因的应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因在植物病害防治上的应用，尤其涉及一种十字花科黑腐病菌致病相关的基因在植物病害防治中的应用。

背景技术

植物病害一直是困扰农业生产的主要问题之一。植物病害主要由病毒、细菌、真菌和线虫引起。病原物对寄主作物的侵害使得农作物减产甚至绝收，造成严重的经济损失。据资料统计，全球每年因病害导致的作物减产高达20％。因此，研究开发对环境友善的植物病害防治方法是人们所关心的问题。对植物病原物致病分子机理的深入研究，可为设计和发展植物病害防治新方法提供工作基础。

十字花科黑腐病菌，也称野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xanthomonascampestris pv.campestris)，会在世界范围内尤其是热带和亚热带地区引起十字花科作物(如大白菜、甘蓝、花椰菜、萝卜以及油菜)等发生黑腐病，造成严重的经济损失。该病菌属革兰氏阴性细菌，能通过水孔、气孔或伤口侵入植物体内，引起病害。十字花科黑腐病菌一直是研究植物病原菌致病性分子机理的模式菌。因此，鉴定与十字花科黑腐病菌致病相关的新的基因，对防治植物病害具有重要的意义。

近二十年来，分子植物病理学的研究确定了许多病原细菌的致病生化因子，如多糖、毒素、生化激素、胞外酶以及依赖III型分泌系统的效应蛋白分子等。III型分泌系统是近十多年来证实在动植物病原菌中保守存在并对病原菌的致病性起重要作用的分泌系统。病原菌通过该分泌系统将效应分子(毒性因子)运送至寄主细胞中，刺激或干扰寄主的正常的细胞程序，使寄主表现感病或产生抗病反应。在植物病原菌中，该分泌系统由hrp基因(hypersensitiveresponse and pathogenicity，过敏反应和致病性)所编码。hrp基因是一类具有在非寄主植物引起过敏反应而在寄主植物引起病害的双重功能的基因，在染色体中通常是多个基因串联在一起形成大小约为15～40kb的hrp基因簇，不同致病变种(pathovar)、生理小种(physiologic race)甚至种(species)的病原菌hrp基因结构和功能具有高度的相似性(或保守性)。已知病原菌生长在基本培养基或寄主内时hrp基因的表达受到诱导，而生长在营养丰富培养基则受到抑制。

有关hrp基因表达调控的分子机理一直受到人们的关注。在十字花科黑腐病菌中，hrp基因簇由约包含有20个基因的6个操纵子所构成(hrpA～hrpF)，已知这些基因的表达受两个位于hrp基因簇外的基因hrpG和hrpX的编码产物所调控。hrpG编码一个OmpR家族的双组分调控系统(two-component regulatorysystem)的响应调控蛋白(response regulator)，但与其相应的感受蛋白(sensor)却一直没有克隆到。HrpG蛋白激发hrpX基因的表达，hrpX所编码的AraC型转录激活因子接着激活另外6个hrp操纵子的表达。但是，有关HrpG的表达受哪些蛋白质因子或环境信号的调控，目前知之甚少。

双组分调控系统是革兰氏阴性菌的一类调控系统，不同的细菌拥有数量不同的双组分调控系统。该系统调控菌体几乎所有的生理途径，如细胞间的信号传导、趋化性、芽孢形成以及致病性等等。一个典型的双组分调控系统是由一个感受蛋白和一个响应调控蛋白组成，感受蛋白位于细胞膜，能够感知周围环境的信号，而响应调控蛋白则能与相应基因的启动子区域结合，激活或阻遏相应基因的转录。感受蛋白通常是一个组氨酸激酶，当接受到外界相应信息时，发生自身磷酸化作用，然后将磷酸基团传递到响应调控蛋白的氨基末端区域，改变调控蛋白与DNA特异序列的结合能力，使得调控蛋白结合到启动子区域或从启动子区域解离下来。响应调控蛋白也可能与核糖核酸(RNA，RibonucleicAcid)聚合酶互相作用，增强相应基因的转录或阻遏相应基因的转录。另外，感受蛋白也可将磷酸基团在多个调控蛋白间逐级传递。

参考文献：

Alfano，J.R.&Collmer，A.(1997).The type III(Hrp)secretion pathway ofplant pathogenic bacteria：trafficking harpins，Avr proteins，and death.J Bacteriol179，5655-5662.