水稻細菌性基腐病菌zeamine毒素基因簇的克隆與功能分析

《水稻細菌性基腐病菌zeamine毒素基因簇的克隆與功能分析》是依託華南農業大學，由周佳暖擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：水稻細菌性基腐病菌zeamine毒素基因簇的克隆與功能分析
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周佳暖
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

Dickeya zeae菌株EC1是自廣東水稻基腐病組織分離的一株致病菌，可產生抑制水稻種子萌發的毒素。研究證明，該毒素為聚酮多胺類抗生素，其中zeamine（C49H105O4N6）占EC1產毒量的60%，zeamineⅡ（C40H88ON5）占40%。在前期研究中，我們通過Tn5轉座子插入突變、TAIL-PCR擴增及測序，克隆分析了一個聚酮合成酶編碼基因zmsA，基因敲除證明ZmsA參與zeamine的生物合成，另外還獲得了近20個毒素產生明顯減少的Tn5插入突變體。本課題擬用hiTAIL-PCR方法結合基因組測序結果，對突變體進行分子鑑定，用生物信息學方法對克隆的基因進行功能預測，用基因敲除、功能互補及中間產物分析手段進行功能驗證，以揭示這些基因在zeamine生物合成及致病過程中的作用。研究結果可為合成生物學提供線索，通過對結構基因等的改造提高zeamine產量或產生新的衍生物。

結題摘要

本項目篩選獲得了zeamines毒素的高產發酵培養方法，有利於後續對zeamines的分離和化學結構鑑定，為合成生物學和明確水稻基腐菌Dickeya zeae EC1的毒素致病調控機制提供線索。通過基因組測序和生物信息學分析獲得了D. zeae EC1的全基因組序列，為研究其重要致病因子及致病調控機理提供目標基因。通過hiTAIL-PCR方法結合基因組測序結果，獲得了zeamines的生物合成基因簇，該基因簇全長51,228 bp，含18個ORF，其中zmsA到zmsK的10個基因為zeamines生物合成相關基因，zmsL、zmsM、zmsP、zmsQ和zmsR的5個基因為zeamines運輸相關基因，zmsO為zeamine合成的輔助基因，zmsN和zmsS的功能尚未明確。在已發現的所有Dickeya zeae的多個菌株中，該基因簇只存在於分離自水稻的菌株中，且該基因簇的GC含量為48.76%，顯著低於EC1菌株的基因組GC含量53.43%，表明該基因簇很可能是細菌在進化過程後期通過水平基因轉移進入到D. zeae基因組中，與菌株的寄主專化性相關。