書(shū) 書(shū) 書(shū) 山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 收 稿 日 期 基 金 項(xiàng) 目 山 東 省 重 點(diǎn) 研 發(fā) 計(jì) 劃 國(guó) 際 科 技 合 作 項(xiàng) 目 年 度 山 東 省 渤 海 糧 倉(cāng) 科 技 示 范 工 程 升 級(jí) 版 項(xiàng) 目 山 東 省 重 點(diǎn) 研 發(fā) 計(jì) 劃 項(xiàng) 目 山 東 省 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院 農(nóng) 業(yè) 科 技 創(chuàng) 新 工 程 項(xiàng) 目 地 理 標(biāo) 識(shí) 性 名 產(chǎn) 蔬 菜 標(biāo) 準(zhǔn) 生 產(chǎn) 關(guān) 鍵 技 術(shù) 泰 山 學(xué) 者 青 年 專(zhuān) 家 計(jì) 劃 項(xiàng) 目 作 者 簡(jiǎn) 介 張 燁 女 博 士 主 要 從 事 蔬 菜 分 子 生 物 學(xué) 研 究 張 庶 男 博 士 主 要 從 事 蔬 菜 分 子 生 物 學(xué) 研 究 同 為 第 一 作 者 通 信 作 者 高 建 偉 男 博 士 研 究 員 主 要 從 事 蔬 菜 分 子 育 種 研 究 大 白 菜 干 燒 心 病 原 菌 的 生 物 學(xué) 特 性 及 全 基 因 組 序 列 分 析 張 燁 張 庶 李 化 銀 王 鳳 德 高 建 偉 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所 山東省設(shè)施蔬菜生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家蔬菜改良中心山東分中心 山東濟(jì)南 黃山學(xué)院 安徽黃山 摘 要 大白菜干燒心病主要包括兩種類(lèi)型 細(xì)菌性干燒心和缺素 鈣元素等 性干燒心 年 我們首 次報(bào)道了泛菌 能導(dǎo)致大白菜細(xì)菌性干燒心病的發(fā)生 本研究即對(duì) 菌株的生 物學(xué)特性進(jìn)行分析 并對(duì)其進(jìn)行全基因組測(cè)序 結(jié)果表明 發(fā)病初期 大白菜內(nèi)部球葉邊緣呈水漬狀腐爛 后 期所有內(nèi)部球葉邊緣腐爛 而整個(gè)發(fā)病過(guò)程外部球葉無(wú)明顯發(fā)病癥狀 在 培養(yǎng)基上培養(yǎng) 呈 圓形菌落 菌落直徑 表面較為光滑 邊緣整齊 培養(yǎng)初期為乳白色 后期變?yōu)樯铧S色 革蘭氏染 色陰性 單個(gè)菌體呈桿狀 大小 基因組大小為 鑒 定到 個(gè)編碼基因 個(gè)散在重復(fù)序列 個(gè)串聯(lián)重復(fù)序列 個(gè)非編碼 個(gè)基因島 個(gè)前噬 菌體和 個(gè) 同時(shí)在 和 數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)編碼基因進(jìn)行了通用功能注釋 本研究有利于加 快大白菜干燒心病的研究進(jìn)程 對(duì)全面揭示大白菜干燒心病的分子機(jī)理及培育優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn) 抗病大白菜品種具 有重要意義 關(guān) 鍵 詞 大白菜 泛菌 細(xì)菌性干燒心 生物學(xué)特性 全基 因組測(cè)序 中 圖 分 類(lèi) 號(hào) 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 號(hào) 文 章 編 號(hào) 大白菜 原產(chǎn) 于中國(guó) 是我國(guó)的特產(chǎn)蔬菜 大白菜產(chǎn)量高 生產(chǎn) 成本低 種植方法簡(jiǎn)單 耐運(yùn)輸 耐儲(chǔ)藏 且味美 營(yíng)養(yǎng)豐富 深受人們喜愛(ài) 在蔬菜產(chǎn)業(yè)中具有重要 地位 據(jù)統(tǒng)計(jì) 我國(guó)大白菜播種面積每年高達(dá) 萬(wàn)公頃 產(chǎn)值約 億元以上 占全國(guó)蔬菜 播種總面積的 左右 同時(shí) 大白菜是城鄉(xiāng) 居民的主要食用蔬菜 在保障全國(guó)蔬菜均衡供應(yīng) 平抑菜價(jià)和農(nóng)民增收等方面做出了突出貢獻(xiàn) 自 世紀(jì) 年代以來(lái) 大白菜干燒心病發(fā) 生嚴(yán)重 對(duì)大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)造成了嚴(yán)重的影響 減少了菜農(nóng)收入 干燒心病又稱(chēng)頂燒病 心 腐病和緣腐病 前人在水果和蔬菜上的研究表明 缺鈣時(shí)其生長(zhǎng)點(diǎn)及附近組織的生長(zhǎng)會(huì)受到影響 表現(xiàn)出頂燒或心腐的癥狀 因此 以往通常 認(rèn)為大白菜干燒心病是一種生理性病害 主要由 植株體內(nèi)生理性缺鈣引起 表現(xiàn)為結(jié)球前期內(nèi)部 幼葉的邊緣呈水漬狀 半透明 隨后脫水萎蔫 葉 色變淺 發(fā)黃 頂邊干枯 葉肉呈黃白色的干紙 狀 如在結(jié)球后期發(fā)病 則植株外觀(guān)正常 但葉 球內(nèi)部的心葉邊緣部分變干 黃化 焦枯 出現(xiàn)干 紙狀的帶狀病斑或不規(guī)則病斑 發(fā)病部位與健康 部位界限較為清晰 大白菜干燒心病多發(fā)生在蓮 座期或包心期 但當(dāng)生長(zhǎng)環(huán)境不適宜或者該品種 對(duì)干燒心病的抗性較弱時(shí) 苗期也會(huì)發(fā)生干燒心 病 另外 貯藏期間 由于生理活動(dòng)仍緩慢進(jìn)行 且鈣元素供應(yīng)停止 大白菜干燒心病可持續(xù)發(fā)展 并且在貯藏條件不好的情況下大白菜植株極易受 病菌侵染 使葉球出現(xiàn) 夾葉爛 的現(xiàn)象 最終導(dǎo) 致整個(gè)植株腐爛 根據(jù)傳統(tǒng)描述的大白菜干燒心病癥特點(diǎn) 本 課題組經(jīng)多年田間調(diào)查發(fā)現(xiàn) 除缺鈣引起的大白 菜干燒心病外 細(xì)菌感染也會(huì)導(dǎo)致大白菜干燒 心 因此 將其界定為細(xì)菌性干燒心和缺素 鈣 元素等 性干燒心兩種類(lèi)型 早期細(xì)菌性干燒心 病葉邊緣呈濕腐狀 而缺鈣引起的干燒心病葉邊 緣則成干枯狀 這是兩種類(lèi)型大白菜干燒心病的 主要區(qū)別 目前 對(duì)大白菜干燒心病的研究主要 集中于生理性缺鈣引起的病害 而對(duì)細(xì)菌性干燒 心病研究較少 且人們對(duì)兩種類(lèi)型的干燒心病往 往區(qū)分不清 僅采用常規(guī)田間栽培管理措施 難以 實(shí)現(xiàn)對(duì)大白菜干燒心病的有效防治 年 我們首次報(bào)道了泛菌 能導(dǎo)致大白菜細(xì)菌性干燒心病的發(fā)生 本 研究即對(duì)分離得到的 菌株進(jìn)行生 物學(xué)特征及其引起的大白菜干燒心病發(fā)病規(guī)律調(diào) 查 并對(duì) 的全基因組進(jìn)行測(cè)序 分析 基因組特征 本研究將有助于人們?nèi)娼沂敬蟀?菜干燒心病發(fā)生的分子機(jī)理 對(duì)利用現(xiàn)代生物技 術(shù)手段結(jié)合傳統(tǒng)育種方式培育大白菜高產(chǎn) 優(yōu)質(zhì) 抗病品種具有重要意義 材 料 與 方 法 試 驗(yàn) 材 料 本試驗(yàn)在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所 試驗(yàn)基地進(jìn)行 所用品種為春大王 將大白菜種 山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 第 卷 子在僅含有蒸餾水的培養(yǎng)皿上萌發(fā)后轉(zhuǎn)入基質(zhì) 營(yíng)養(yǎng)土 蛭石 中 在 光 暗 以及相對(duì)濕度 的條件下培養(yǎng)至完全 展開(kāi)第七片葉 用于細(xì)菌接種 病 原 菌 分 離 從田間取回大白菜感病植株 用刀片在大白 菜葉片病健交界處切取 左右的方塊 在超 凈臺(tái)進(jìn)行組織表面消毒后放入無(wú)菌三角瓶中 加 入 乙醇消毒 期間不斷搖晃三角瓶 倒 出 乙醇后 再加入 次氯酸鈉 現(xiàn)用現(xiàn)配 消毒 用滅菌蒸餾水沖洗 遍后 用滅菌濾 紙吸干多余水分 并轉(zhuǎn)移至無(wú)菌研缽中 向研缽 中加入 滅菌水 用研磨棒將組織研磨充分 靜置 左右 使組織中的細(xì)菌進(jìn)入水中 形 成懸浮液 將細(xì)菌懸浮液分別進(jìn)行 倍稀釋 分別取 涂布在 培 養(yǎng)基上 含 瓊脂 倒置培養(yǎng) 對(duì)平板上出現(xiàn)的主要菌落進(jìn)行純化 病 原 菌 致 病 性 的 測(cè) 定 在 液體培養(yǎng)基中接種純化的菌落 條件下振蕩培養(yǎng)過(guò)夜 常溫下 離心 后 用滅菌蒸餾水重懸菌體 并調(diào)整菌液濃度 為 用 無(wú)針頭無(wú)菌注射器吸 取重懸菌液并注射進(jìn)大白菜葉片背面 以無(wú)菌蒸 餾水作為對(duì)照 設(shè)置 次重復(fù) 每個(gè)重復(fù)處理 棵大白菜幼苗 接種后 觀(guān)察大白菜葉片的發(fā)病 情況 完成柯赫氏法則的驗(yàn)證 對(duì)分離得到的致病 菌再次確認(rèn) 病 原 菌 的 生 物 學(xué) 特 性 形 態(tài) 學(xué) 觀(guān) 察 參照 常見(jiàn)細(xì)菌系統(tǒng)鑒定 手冊(cè) 進(jìn)行革蘭氏染色 使用光學(xué)顯微鏡觀(guān)察菌 體形態(tài) 生 理 生 化 鑒 定 依照 伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌 學(xué)手冊(cè) 對(duì) 進(jìn)行生理生化鑒定 包括革 蘭氏染色 糖發(fā)酵試驗(yàn) 氧化酶反應(yīng) 試驗(yàn) 檸檬酸鹽利用試驗(yàn) 基 因 組 測(cè) 序 分 析 提 取 采用天根生化科技 北京 有 限公司的細(xì)菌基因組 提取試劑盒 進(jìn)行 測(cè) 序 文 庫(kù) 構(gòu) 建 及 測(cè) 序 提取的細(xì)菌 使用瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè) 使用 進(jìn)行定量 使用 超聲破碎儀從 上隨機(jī)打斷成長(zhǎng) 度約為 的片段 并對(duì)該片段進(jìn)行末端修 復(fù) 加 加測(cè)序接頭 純合與 擴(kuò)增等完成文 庫(kù)制備 使用 進(jìn)行測(cè)序 生 物 信 息 學(xué) 分 析 原始數(shù)據(jù)處理 使 用 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾 包括 去除含低質(zhì)量堿基的 含 堿基超過(guò) 的 含 的 可能來(lái)源于宿主的 和 污染 樣品組裝 使用 和 對(duì)預(yù)處理后的 進(jìn)行組裝 使用 軟件進(jìn)行整合 初步組裝結(jié)果使用 進(jìn)行優(yōu)化和補(bǔ)洞 并過(guò)濾掉 以下的片段 基因組組分分析 使用 軟件對(duì)基因組編碼基因預(yù)測(cè) 使用 軟件進(jìn)行散 在重復(fù)序列預(yù)測(cè) 使用 搜尋 序列中的串聯(lián) 重復(fù)序列 通過(guò) 軟件 對(duì) 進(jìn)行預(yù)測(cè) 通過(guò)與近緣參考序 列的 庫(kù)與 軟件 預(yù) 測(cè) 使用 對(duì) 進(jìn)行注 釋 使用 程序 確 定最終的 使用 軟件 預(yù)測(cè)基因島 使用 軟件 預(yù)測(cè)樣品基因組上的前噬菌體 使用 對(duì)樣品基因組進(jìn) 行 預(yù)測(cè) 功能注釋 使用通用功能數(shù)據(jù)庫(kù)與特定 功能數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行注釋 通用功能數(shù)據(jù)庫(kù)包括 數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù) 和 數(shù)據(jù)庫(kù) 特 定功能數(shù)據(jù)庫(kù)包括 數(shù)據(jù)庫(kù) 碳水化合物活性酶 數(shù) 第 期 張 燁 等 大 白 菜 干 燒 心 病 原 菌 的 生 物 學(xué) 特 性 及 全 基 因 組 序 列 分 析 據(jù)庫(kù) 和病原與宿主互作數(shù)據(jù)庫(kù)等 結(jié) 果 與 分 析 的 致 病 性 鑒 定 年 月 在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉 研究所試驗(yàn)基地對(duì)大白菜進(jìn)行春季調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)了 由 引起的細(xì)菌性干燒心癥狀 圖 與生理性缺鈣引起的大白菜干燒心癥狀 圖 明 顯不同 葉邊緣腐爛還是干枯是細(xì)菌性與生理性 缺鈣引起的大白菜干燒心病的主要區(qū)別 引起的細(xì)菌性大白菜干燒心病 生理性缺鈣大白菜干燒心病 圖 與 生 理 性 缺 鈣 引 起 的 大 白 菜 干 燒 心 病 癥 狀 對(duì) 比 將分離 純化得到的 菌株回 接至健康的大白菜葉片 以接無(wú)菌水為對(duì)照 天后從回接部位發(fā)現(xiàn)壞死病灶 圖 天后 發(fā)病癥狀與田間自然條件下發(fā)病時(shí)一致 再次分 離純化得到的細(xì)菌菌株形態(tài)學(xué)特征與接種細(xì)菌一 致 病原菌回接白菜葉片正面與背面 對(duì)照 水 葉片正 背面 圖 病 原 菌 回 接 天 大 白 菜 病 斑 的 生 物 學(xué) 特 性 形 態(tài) 學(xué) 特 征 呈圓形菌落 菌 落直徑 表面較為光滑 邊緣整齊 培養(yǎng)初期為乳白色 后期變?yōu)樯铧S色 圖 生 理 生 化 特 性 革蘭氏染色 陰性 單個(gè)菌體桿狀 菌體大小 能利用 葡萄糖 乳 糖 蔗糖 果糖和 鼠李糖產(chǎn)酸但不產(chǎn)氣 不 能利用麥芽糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣 試驗(yàn)和檸檬酸利用 試驗(yàn)結(jié)果為陽(yáng)性 氧化酶試驗(yàn)結(jié)果為陰性 表 參照 常見(jiàn)細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè) 與 伯杰細(xì)菌手 冊(cè) 該病原菌與泛菌屬細(xì)菌的特征極為相似 圖 細(xì) 菌 性 大 白 菜 干 燒 心 病 病 原 菌 的 菌 落 培 養(yǎng) 形 態(tài) 表 的 生 理 生 化 特 性 鑒 定 結(jié) 果 處理 結(jié)果 革蘭氏染色 葡萄糖 乳糖 蔗糖 果糖 鼠李糖 麥芽糖 反應(yīng) 氧化酶試驗(yàn) 檸檬酸鹽利用試驗(yàn) 山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 第 卷 的 全 基 因 組 測(cè) 序 分 析 數(shù) 據(jù) 處 理 與 樣 品 組 裝 使用 測(cè)序平臺(tái)對(duì) 進(jìn)行了 全基因組測(cè)序 獲得了 原始數(shù)據(jù) 其中過(guò) 濾后的有效數(shù)據(jù)為 占原數(shù)據(jù)量的 有效數(shù)據(jù)的 達(dá)到 達(dá) 到 預(yù)測(cè)基因組大小為 表 表 基 因 組 測(cè) 序 數(shù) 據(jù) 統(tǒng) 計(jì) 注 原始數(shù)據(jù)量 過(guò)濾后的有效數(shù)據(jù)量 有效數(shù)據(jù)的 有效數(shù)據(jù)的 基因組大小 獲得的有效數(shù)據(jù)經(jīng) 和 軟件組裝后 使用 軟件進(jìn)行整合 使用 等軟 件進(jìn)行優(yōu)化后 組裝成 個(gè) 總 長(zhǎng)度為 含量為 其中 長(zhǎng)度最長(zhǎng)的 包含 序列 長(zhǎng)度 最短的 包含 序列 表 表 基 因 組 組 裝 結(jié) 果 統(tǒng) 計(jì) 總數(shù) 總長(zhǎng) 長(zhǎng)度 長(zhǎng)度 最大長(zhǎng)度 最小長(zhǎng)度 含量 編 碼 基 因 預(yù) 測(cè) 結(jié) 果 對(duì)編碼基因進(jìn)行預(yù) 測(cè) 結(jié)果 表 顯示 預(yù)測(cè)編碼基因 個(gè) 基 因總長(zhǎng)度 平均基因長(zhǎng)度 在 全基因組序列中編碼基因占 編碼基因 的長(zhǎng)度從小于 到大于 均有分布 其中基因長(zhǎng)度 范圍內(nèi)分布的編碼基因數(shù)目較多 而基因長(zhǎng)度在 的編碼基因數(shù)目較少 圖 表 編 碼 基 因 預(yù) 測(cè) 結(jié) 果 基因數(shù) 基因總長(zhǎng)度 平均基因長(zhǎng)度 在全基因組中占比 圖 基 因 長(zhǎng) 度 分 布 重 復(fù) 序 列 統(tǒng) 計(jì) 結(jié) 果 散在重復(fù)序列 串聯(lián) 重復(fù)序列是根據(jù)重復(fù)序列在基因組上的分布確定 的 在 中共有 個(gè)散在重復(fù)序 列 包括 長(zhǎng)末端重復(fù)序列 個(gè) 轉(zhuǎn)座子 個(gè) 長(zhǎng)散在重復(fù)序列 個(gè)和短散在重復(fù)序列 個(gè) 這些散在重復(fù)序列長(zhǎng)度范圍 在基因組中所占比例從 到 平 均長(zhǎng)度范圍 表 表 散 在 重 復(fù) 序 列 統(tǒng) 計(jì) 結(jié) 果 類(lèi)型 數(shù)量 總長(zhǎng) 基因組中占比 平均長(zhǎng)度 長(zhǎng)末端重復(fù)序列 轉(zhuǎn)座子 長(zhǎng)散在重復(fù)序列 短散在重復(fù)序列 在 中共鑒定到串聯(lián)重復(fù)序列 個(gè) 包括 串聯(lián)重復(fù)序列 個(gè) 小衛(wèi)星 個(gè)和微衛(wèi)星 個(gè) 串聯(lián)重復(fù)序列總長(zhǎng)度范 圍是 在基因組中所占比例為 表 表 串 聯(lián) 重 復(fù) 序 列 統(tǒng) 計(jì) 結(jié) 果 類(lèi)型 數(shù)量 重復(fù)大小 總長(zhǎng)度 基因組占比 串聯(lián)重復(fù)序列 小衛(wèi)星 微衛(wèi)星 非 編 碼 統(tǒng) 計(jì) 結(jié) 果 對(duì)于微 生物而言 非編碼 中研究較為普遍的包括 等 在 中 共 鑒定到 個(gè) 其中 數(shù)目最多 鑒 定到 個(gè) 次之 鑒定到 個(gè) 第 期 張 燁 等 大 白 菜 干 燒 心 病 原 菌 的 生 物 學(xué) 特 性 及 全 基 因 組 序 列 分 析 鑒定到 個(gè) 和 數(shù)目最 少 各鑒定到 個(gè) 表 這些 的平均長(zhǎng) 度從 到 總長(zhǎng)度從 到 表 表 去 冗 余 后 的 統(tǒng) 計(jì) 結(jié) 果 類(lèi)型 數(shù)量 平均長(zhǎng)度 總長(zhǎng) 基 因 島 前 噬 菌 體 和 統(tǒng) 計(jì) 結(jié) 果 在 中 鑒定到 個(gè)基因島 其總長(zhǎng)度為 平均長(zhǎng)度為 表 對(duì)基因島基因分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 其中長(zhǎng)度 小于 的基因島中的基因分布見(jiàn)圖 在 中 鑒定到 個(gè)前噬菌體 總長(zhǎng)度為 平均長(zhǎng)度為 表 在 中 僅鑒定到 個(gè) 長(zhǎng)度為 表 表 基 因 島 前 噬 菌 體 和 預(yù) 測(cè) 結(jié) 果 統(tǒng) 計(jì) 項(xiàng)目 數(shù)量 總長(zhǎng) 平均長(zhǎng)度 基因島 前噬菌體 圖 小 于 的 基 因 島 中 的 基 因 分 布 的 基 因 組 功 能 注 釋 功 能 注 釋 鑒定到的 編碼基因的分子功能可以分類(lèi)為 個(gè)條目 其中 富集基因數(shù)目最多的兩個(gè)條目是 和 圖 依細(xì)胞組分分類(lèi) 編碼基因 可富集到 個(gè)條目中 和 富集的基 因數(shù)目最多 圖 在生物過(guò)程類(lèi)別中 編碼基 因富集在 個(gè)條目中 富集基因數(shù)目最多的條目 是 和 圖 注 釋 從 鑒定到的 編碼基因在多個(gè) 條目中均有富集 在 類(lèi)別中 富集基因數(shù)目最多的兩個(gè)條 目是 和 在 類(lèi)別中 都富集在兩個(gè)條目 分別是 和 在 類(lèi)別中 編碼基因被富集到 個(gè)條目中 富集 基因數(shù)目最多的條目是 在 類(lèi)別中 編碼基因被富集到 個(gè)條目中 基 因數(shù)目最多的兩個(gè)條目是 和 編碼基因 在 類(lèi)別中富集的條目最多 有 個(gè)條 目 富集基因數(shù)目最多的是 其次是 和 在 分類(lèi)中 編 碼基因被富集為 個(gè)條目 包括 和 等 圖 山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 第 卷 圖 基 因 功 能 注 釋 功 能 分 類(lèi) 圖 基 因 功 能 注 釋 代 謝 通 路 分 類(lèi) 第 期 張 燁 等 大 白 菜 干 燒 心 病 原 菌 的 生 物 學(xué) 特 性 及 全 基 因 組 序 列 分 析 注 釋 編碼基因在 數(shù)據(jù)庫(kù)按照功能一共可以分為 類(lèi) 其中 富集基因數(shù)目最多的 個(gè)條目分別是 和 圖 圖 基 因 功 能 注 釋 功 能 分 類(lèi) 注 釋 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù) 是膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白包括離子通道的分類(lèi)系統(tǒng) 以 個(gè) 級(jí)別進(jìn)行分類(lèi) 編碼基因在 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)中的第一級(jí)分類(lèi)共富集 在 個(gè)條目中 富集基因數(shù)目最多的條目是 其次是 圖 圖 基 因 功 能 注 釋 功 能 分 類(lèi) 分 泌 蛋 白 預(yù) 測(cè) 分泌蛋白是指在細(xì)胞內(nèi) 合成的可在信號(hào)肽引導(dǎo)下穿過(guò)細(xì)胞膜分泌到細(xì)胞 外起作用的蛋白質(zhì) 分泌蛋白中有許多是生命活 動(dòng)所需的重要酶類(lèi) 分泌蛋白的 端是由 個(gè)氨基酸組成的信號(hào)肽 對(duì)分泌蛋白的分泌起 主導(dǎo)作用 使用 和 可對(duì)信號(hào)肽和跨膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè) 以確認(rèn)預(yù)測(cè)蛋白序列是否屬于分泌蛋白 編碼基因中有 個(gè)蛋白含有信號(hào) 肽 有 個(gè)蛋白含有跨膜結(jié)構(gòu) 綜合預(yù)測(cè)為分 泌蛋白的數(shù)目為 個(gè) 表 表 分 泌 蛋 白 預(yù) 測(cè) 結(jié) 果 類(lèi)型 蛋白 蛋白 分泌蛋白 數(shù)量 效 應(yīng) 蛋 白 預(yù) 測(cè) 即 型分泌系統(tǒng) 目前確定的有 種 為 型 病原菌通過(guò)將 效應(yīng)蛋白分 泌至胞外或宿主細(xì)胞中控制免疫應(yīng)答反應(yīng)及細(xì)胞 衰亡 從而引起病理反應(yīng) 其中 型分泌 系統(tǒng) 通常用來(lái)從分子水平研究革蘭氏陰性菌的 感染機(jī)制和毒力作用等 是研究得比較多的分泌 系統(tǒng) 的編碼基因只有 型分泌 山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 第 卷 系統(tǒng)效應(yīng)蛋白 數(shù)量為 個(gè) 表 而采用 軟件 預(yù)測(cè)其 效應(yīng) 蛋白 發(fā)現(xiàn)在 個(gè)編碼基因中 效應(yīng)蛋白 數(shù)目為 個(gè) 表 兩種結(jié)果差異的具體原 因還有待進(jìn)一步研究 表 和 結(jié) 果 統(tǒng) 計(jì) 總基因數(shù) 次 級(jí) 代 謝 基 因 簇 分 析 次級(jí)代謝產(chǎn)物是 微生物在一定的生長(zhǎng)時(shí)期以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體 合成的 對(duì)微生物的生命活動(dòng)無(wú)明確功能 并非生 長(zhǎng)繁殖所必需的物質(zhì) 采用 程序 對(duì) 的次級(jí)代謝基 因簇進(jìn)行鑒定 結(jié)果表明 在 中有 條次級(jí)代謝基因簇 被分成了 類(lèi) 其中 和 各有 條 和 各有 條 圖 病 原 菌 與 宿 主 互 作 注 釋 分 析 是病 原菌與宿主互作數(shù)據(jù)庫(kù) 病原菌主要為真菌 卵菌 和細(xì)菌 感染的宿主包括動(dòng)物 植物 真菌以及昆 蟲(chóng) 對(duì) 編碼基因在 數(shù)據(jù)庫(kù)中 匹配的基因數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 結(jié)果 圖 表明 編 碼基因在 數(shù)據(jù)庫(kù)中鑒定到 個(gè)基因分布在 分類(lèi)中 個(gè) 基因分布于 分類(lèi)中 個(gè)基因分 布于 分類(lèi)中 未見(jiàn)其它致病相關(guān)分類(lèi)含有 的編碼基因 圖 次 級(jí) 代 謝 基 因 簇 及 相 應(yīng) 基 因 數(shù) 量 圖 病 原 體 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 基 因 分 布 討 論 與 結(jié) 論 年 月 在山東大白菜種植地區(qū)發(fā)生大 面積疑似干燒心感病現(xiàn)象 即頂葉邊緣初期水浸 狀 半透明 后變淡黃褐色 皺縮干枯成干邊 但持 續(xù)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)到發(fā)病后期與生理性干燒心病害的癥 狀并不相同 沒(méi)有出現(xiàn)葉面變干黃化或心葉邊緣 枯焦等現(xiàn)象 而是葉片邊緣嚴(yán)重腐爛 因此 懷 疑其并非生理性病害 可能受病原菌感染所致 我們從感病葉片的病健交界處取樣 通過(guò)分子生 物學(xué)鑒定 確定該病病原菌為泛菌屬的 泛菌屬細(xì)菌廣泛存在于土壤 水 種子以及植 物表面 甚至人與動(dòng)物的尿液 汗液中也檢測(cè)出此 類(lèi)細(xì)菌 目前 很多學(xué)者對(duì)此屬細(xì)菌的致病性仍 存在爭(zhēng)議 認(rèn)為泛菌屬細(xì)菌是非植物致病菌 僅是 植物病灶中的次生菌或腐生性細(xì)菌 但越來(lái) 越多的研究發(fā)現(xiàn)泛菌屬細(xì)菌可引起多種植物病 第 期 張 燁 等 大 白 菜 干 燒 心 病 原 菌 的 生 物 學(xué) 特 性 及 全 基 因 組 序 列 分 析 害 如 可引起玉米細(xì)菌性枯萎病 鑒 于其危害性及傳播性極強(qiáng) 已被列為我國(guó)植物檢 疫對(duì)象 能引起玉米枯萎病 葉疫 病 以及玉米莖腐病 近年來(lái) 國(guó)外大量報(bào) 道指出多種植物的細(xì)菌性病害由 引 起 如 可引起玉米細(xì)菌性褐腐病以及 加州高粱葉斑病 并且發(fā)病面積和危害程度 不斷加重 引起國(guó)外大量學(xué)者的廣泛關(guān)注 然而 在我國(guó)引起病害的報(bào)道較少 其 引起大白菜葉部腐爛尚屬首次報(bào)道 本研究對(duì)從大白菜中分離鑒定到的細(xì)菌性干 燒心病原菌 菌株進(jìn)行生理生化鑒 定和基因組測(cè)序分析 獲得的組裝基因組大小約 為 拼接獲得 個(gè) 編碼 個(gè) 基因 將 菌株的基因組與已知的 和 基因組進(jìn)行比對(duì) 表 發(fā)現(xiàn)其比已知的 和 的 基因組更大 編碼的基因數(shù)也更多 但 含量 差異不大 是從空氣 中分離得到的 是從水稻 根際土壤中分離得到的 未見(jiàn)這兩個(gè)菌株具有致 病性的報(bào)道 而本試驗(yàn)分離得到的 菌株具有植物致病性 基因組大小的差異可能是 導(dǎo)致其具有致病性的原因 表 不 同 菌 株 基 因 組 比 較 項(xiàng)目 基因組大小 含量 數(shù)量 在 菌株中鑒定到 個(gè)重復(fù) 序列 個(gè)串聯(lián)重復(fù)序列 個(gè)非編碼 個(gè)基因島 個(gè)前噬菌體和 個(gè) 在 數(shù)據(jù)庫(kù)中 的編碼基因在分子功能 分類(lèi)中富集到 個(gè)條目中 在細(xì)胞組分分類(lèi)中富 集到 個(gè)條目中 在生物過(guò)程分類(lèi)中富集在 個(gè)條目中 在 數(shù)據(jù)庫(kù)中 的 蛋白富集到 大分類(lèi)的 條途徑中 在 數(shù) 據(jù)庫(kù)中 的蛋白在 個(gè)分類(lèi)中有 富集 同時(shí)對(duì) 菌株在膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋 白 碳水化合物活性酶 分泌蛋白 分泌系統(tǒng)蛋白 及 效應(yīng)蛋白 次級(jí)代謝基因簇及病原菌與 宿主互作等特定功能進(jìn)行了注釋 盡管在 中鑒定到 個(gè)強(qiáng)致病相關(guān)基因 但是 目前尚未見(jiàn)到其在大白菜葉片致病機(jī)理方面的研 究 因而這 個(gè)基因?qū)ζ渲虏×Φ挠绊戇€需進(jìn)一 步深入研究 這將有利于今后對(duì)大白菜葉片細(xì)菌 性干燒心致病機(jī)理及大白菜對(duì)其抗性的研究 參 考 文 獻(xiàn) 張鳳蘭 于拴倉(cāng) 余陽(yáng)俊 等 十二五 我國(guó)大白菜遺傳 育種研究進(jìn)展 中國(guó)蔬菜 安志信 鞠佩華 蘇幼梅 等 大白菜干燒心病的發(fā)生和心 葉補(bǔ)鈣效果的研究 中國(guó)蔬菜 張鶴 趙熙 劉莉 大白菜干燒心病的研究進(jìn)展 天津 農(nóng)業(yè)科學(xué) 馬俊英 茄果類(lèi)蔬菜缺鈣癥狀及防治方法 現(xiàn)代農(nóng)村 科技 泮金云 泮建富 郭小茍弟 等 防治芹菜缺鈣爛心試驗(yàn)簡(jiǎn) 報(bào) 上海農(nóng)業(yè)科技 李林章 應(yīng)泉盛 王毓洪 等 寧波地區(qū)甘藍(lán)干燒心發(fā)生原 因及防治 長(zhǎng)江蔬菜 崔丕輝 蘋(píng)果缺鈣癥狀與補(bǔ)鈣技術(shù) 北方果樹(shù) 王忠和 草莓缺鈣癥初步調(diào)查 煙臺(tái)果樹(shù) 劉英勝 梨樹(shù)缺鈣癥原因及預(yù)防措施 河北果樹(shù) 黃寶 楊樹(shù)鳳 果樹(shù)缺鈣的癥狀與防治 河北林業(yè)科 技 許正成 白菜燒心病的發(fā)生與防治 技術(shù)與市場(chǎng) 山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 第 卷 曹慧英 玉米新病害 細(xì)菌干莖腐病的研究 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 第 期 張 燁 等 大 白 菜 干 燒 心 病 原 菌 的 生 物 學(xué) 特 性 及 全 基 因 組 序 列 分 析