摘要
水稻条斑病是水稻上的一种重要细菌性病害，也是我国的植物检疫性病害之一，其病原菌为水稻黄单胞稻生致病变种水稻条斑病菌Xanthomonasoryzaepv.oryzicola(Xoc),该病害目前已成为我国中南和华南地区主要的水稻细菌性病害。尽管水稻条斑病在水稻生产过程中严重影响水稻的产量和品质，但目前对于Xoc的致病分子机制研究较少。因此从分子层面进一步探索Xoc的致病机理，对于保障粮食安全以及深入理解病原菌与植物的相互作用等方面具有重要的理论和实践意义。 吲哚乙酸(IAA)作为一种天然生长素，在植物的生长和发育中扮演着重要角色。在植物与微生物共同进化的过程中，许多微生物也具有了合成IAA的能力，能够影响和改变植物的生理过程。虽有研究表明黄单胞菌属能够合成IAA,但Xoc作为水稻黄单胞菌的致病变种，其IAA合成能力及IAA作用机制等目前尚不清楚。本研究通过将Xoc野生型菌株RS105的全基因组与目前已公布的植物IAA合成路径中酶的相关基因对比检索，确定了两个腈水解酶家族(nitrilase,NIT)基因AKO15524.1和AKO15829.1,并进一步对其基因功能及Xoc的IAA合成等方面进行了探究，主要研究结果如下: (1)为了探究NIT基因AKO15524.1和AKO15829.1的基因功能，分别构建了缺失基因AKO15524.1的突变菌株RS105_Δ23,缺失基因AKO15829.1的突变菌株RS105Δ67,以及两种突变菌株的功能回补菌株RS105_CPΔ23、RS105_CPΔ67。在对Xoc突变菌株生理生化性质的检测中发现，缺失与IAA合成相关的NIT基因AKO15524.1或AKO15829.1后,突变菌株的胞外多糖(EPS)合成量显著降低，而外源IAA提高了突变菌株的EPS合成能力，这表明与IAA合成相关的NIT基因AKO15524.1和AKO15829.1正调控Xoc中致病因子EPS的合成。 (2)由于NIT基因AKO15524.1和AKO15829.1是与IAA合成相关的基因，于是进一步通过酶联免疫吸附法(ELISA)定量检测了RS105、两种突变菌株及回补菌株的IAA产量，发现添加1mg/mL色氨酸后RS105的IAA产量达2.180μg/mL,而突变菌株RS105_Δ23和RS105_Δ67的IAA产量分别降低了60.09％和71.55％,其回补菌株的IAA产量恢复到了野生型RS105的水平，表明NIT基因AKO15524.1和AKO15829.1参与Xoc的IAA合成，并且Xoc中存在一条依赖腈水解酶的IAA合成途径。 (3)进一步通过接种实验检测突变菌株RS105_Δ23和RS105_Δ67的致病力，发现其在寄主植物水稻上致病力显著降低，而施加IAA后显著提高了突变菌株的致病力，表明与IAA合成相关的NIT基因AKO15524.1和AKO15829.1正调控Xoc的致病力，并且IAA可能作为毒力因子在Xoc的侵染过程中发挥作用。 (4)为了探究突变菌株致病力降低的原因，对水稻上的免疫防御反应进行了检测，发现突变菌株RS105_Δ23和RS105_Δ67能够激起更强烈的活性氧爆发、胼胝质沉积及防御相关基因的表达，而IAA可以显著抑制突变菌株在水稻上引起的上述免疫反应，表明突变菌株致病力降低可能与其IAA合成减少有关。 (5)进一步利用RT-qPCR与ELISA检测接种突变菌株RS105_Δ23和RS105_Δ67后水稻中IAA水平的变化，发现与野生型RS105相比，突变菌株所诱导的生长素信号基因OsARF8的表达量以及叶片中的IAA积累量均降低，这表明Xoc依赖NIT基因AKO15524.1和AKO15829.1诱导水稻中OsARF8的表达和叶片中IAA的局部积累。 综上所述，本研究发现水稻条斑病菌依赖腈水解酶合成IAA,其合成的IAA可以作为病菌侵染水稻时的毒力因子，并参与抑制Xoc在水稻上引起的免疫防御反应，诱导水稻中IAA信号水平的上调，使寄主更感病以利于Xoc的侵染定殖。本研究初步解析了Xoc依赖腈水解酶家族基因AKO15524.1和AKO15829.1代谢产生的IAA作用机理，可为后续探索水稻条斑病菌的IAA合成路径提供一定的研究基础，有助于深入理解水稻条斑病菌受IAA合成基因调控的致病机制，并为进一步探究病原菌与植物的相互作用提供有益思考。
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