tal4基因在水稻白叶枯病菌PXO99～A对噻枯唑抗性中的作用

摘要

类似转录激活子(transcription activator-like effector,TALE)是植物病原细菌通过Ⅲ型泌出系统(T3SS)分泌到寄主细胞中的效应蛋白,其编码基因为tal基因。tal4基因是水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)PXO99A中19个tal基因中的一个,但其功能未知。本研究通过测定tal4基因缺失突变菌株在寄主水稻上的毒力,对温度、盐、酸碱等胁迫的反应以及对杀菌剂的敏感性来挖掘tal4基因的功能。通过同源交换,对PXO99A中的tal4基因进行敲除,获得了tal4基因缺失突变菌株PXO99Δtal4。将携带tal4编码基因的黏粒pHZtal4电击转化到PXO99Δtal4感受态细胞中,获得回补菌株C-Δtal4。用液体培养法测定了PXO99A、PXO99Δtal4及C-Δtal4在不同温度、盐和酸碱胁迫下的生长情况。在NA平板及寄主水稻上进行PXO99Δtal4对噻枯唑敏感性检测,并通过实时定量PCR检测了菌株中与抗药性相关的核糖体RNA 16S(ribosomal RNA 16S,rrs)和30S核糖体蛋白S12(30S ribosomal subunit protein S12,rpsL)基因的表达情况,从转录水平探究tal4基因在菌株抗药性中的作用机制。对苗期水稻的接种结果表明,PXO99Δtal4在水稻上形成的病斑长度及在水稻叶片中的定殖能力与PXO99A相比无明显变化,tal4基因的缺失不影响水稻白叶枯病菌在水稻上的毒力。PXO99Δtal4在温度、盐和酸碱等胁迫条件下的生长能力与PXO99A一致。在喷施噻枯唑的水稻上和含噻枯唑的NA平板上,PXO99Δtal4对噻枯唑的敏感性较PXO99A明显增强。噻枯唑对PXO99Δtal4的最低抑制浓度(MIC)为70μg·mL-1,显著低于对PXO99A的最低抑制浓度(110μg·mL-1),而噻枯唑对PXO99Δtal4的抑制中浓度EC50值为PXO99A的77.9%。tal4基因可以恢复PXO99Δtal4对噻枯唑的敏感性至PXO99A水平。实时荧光定量PCR测定发现,PXO99Δtal4中rrs基因的表达量显著下降,仅为PXO99A的38%,而rpsL基因的表达量与PXO99A没有显著差异。上述结果表明:PXO99A中tal4基因的缺失对病原菌的毒力没有明显影响,但在病原菌对杀菌剂的抗性中起一定的作用。本研究首次发现,水稻白叶枯病菌效应蛋白基因tal参与了病原菌对杀菌剂噻枯唑的抗药性。