生物通报道：来自中科院微生物所的研究人员发现一种模式致病菌：野油菜黄单胞菌（Xanthomonas　campestris　pv.　campestris,　Xcc）中XerR调控xccR/pip遗传位点表达工作模型，并首次提出植物病原菌对植物产生的信号分子产生感应，侵染宿主。这一研究成果公布在Cell Research杂志上。

领导这一研究的是中科院微生物所方荣祥院士，其研究组主要从事新型植物高效表达体系和植物生物反应器的研究，群体感应信号调控黄单胞菌致病性的分子机理的研究，水稻黄矮病毒基因组的结构与功能的研究。这项研究得到了国家自然科学基金项目和科技部973项目的支持。

群体感应　(Quorum　sensing，QS)　是细菌根据自身分泌的信号分子的浓度感应细胞密度进而产生细菌群体行为的基因调控方式。由信号分子介导的信号传递途径不仅发生在细菌之间，也存在于真核生物与细菌之间。

野油菜黄单胞菌（Xanthomonas　campestris　pv.　campestris,　Xcc）是导致多种十字花科植物发生黑腐病的一种模式致病菌。这项研究表明，xccR/pip是Xcc致病相关的遗传位点。在寄主植物甘蓝中，Xcc的致病因子PIP（脯氨酸亚氨基肽酶）基因表达受到上游群体感应调节因子XccR诱导。

方荣祥院士课题组的贾燕涛博士通过最新研究发现一个XccR表达的抑制子XerR，XerR蛋白能够直接和xccR启动子探针结合抑制XccR表达。有趣的是，在植物体内，超表达XerR菌株其xccR的表达不但没有降低，xccR和pip的转录水平反而更接近野生型，说明XerR对XccR的抑制作用被解除。

研究人员试图了解超表达XerR的菌株是如何解除对xccR基因表达的抑制作用，又进一步开展了体外结合实验。实验结果证明：XerR对xccR/pip表达的去抑制是由于植物信号的参与引起的。植物中某种分子量小于1KD的水提取物解离了XerR蛋白和DNA的相互作用，　同时，该水提取物还促进了XccR与pip启动子DNA序列的结合效率。

这是第一次有文献报道，植物病原菌对植物产生的信号分子产生感应，从而成功侵染宿主。科研人员推测，细菌在长期进化过程中，形成了一类通过跨界感应植物信号分子的独特的群体感应信号转导机制，适应了植物的生存环境，并最终达到细菌致病的目的。

（生物通：万纹）

原文摘要：

XerR, a negative regulator of XccR in Xanthomonas campestris pv. campestris, relieves its repressor function in planta


We previously reported that XccR, a LuxR-type regulator of Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc), activates the downstream proline iminopeptidase virulence gene (pip) in response to certain host plant factor(s). In this report, we further show that the expression of the xccR gene was repressed in the culture medium by an NtrC-type response regulator, which we named XerR (XccR expression-related, repressor), and that this repression was relieved when the bacteria were grown in planta. Such a regulatory mechanism is reinforced by the observations that XerR directly bound to the xccR promoter in vitro, and that mutations at the phosphorylation-related residues of XerR resulted in the loss of its repressor function. Furthermore, the expression level of xccR increased even in XerR-overexpressing Xcc cells when they were vacuum infiltrated into cabbage plants. We also preliminarily characterized the host factor(s) involved in the above mentioned interactions between Xcc and the host plant, showing that a plant material(s) with molecular weight(s) less than 1 kDa abolished the binding of XerR to the xccR promoter, while the same material enhanced the binding of XccR to the luxXc box in the pip promoter. Taken together, our results implicate XerR in a new layer of the regulatory mechanism controlling the expression of the virulence-related xccR/pip locus and provide clues to the identification of plant signal molecules that interact with XerR and XccR to enhance the virulence of Xcc.

作者简介：

方荣祥


院士,研究员,博士生导师.

主要履历及经历

1968、1978、1986、1990年
依次任中国科学院微生物研究所实习研究员、助理研究员、副研究员、研究员

1979.5-1981.5
赴比利时国立Gent大学分子生物学实验室进修

1985.10-1988.2
赴美国Rockefeller大学植物分子生物学实验室工作

1991-2001年
中国科学院植物生物技术开放实验室副主任

2001-2003年
中国科学院植物生物技术重点实验室主任

1992-1999年
中国科学院微生物研究所副所长

2000—2004
中国科学院微生物研究所所长

2003年
当选为中科院院士

2004—现在
植物基因组学国家重点实验室主任

主要研究领域

1.植物病毒学

2.抗病转基因植物和植物生物反应器

3.基因表达调控

承担课题

承担国家973计划项目“水稻白叶枯病菌致病性及其变异”；国家863计划项目“新型、高效植物生物反应器技术体系的建立”，“新型植物系统高效表达体系的构建”；国家植物基因研究中心（北京）“水稻HSP70基因启动子分析和改造”；国家自然科学基金海外青年合作基金“群体感应信号调控野油菜黄单胞菌致病性的分子机理研究”；中科院知识创新工程重要方向性项目“水稻黄单胞菌致病性的功能基因组学研究”。

研究内容

目前主要从事新型植物高效表达体系和植物生物反应器的研究，群体感应信号调控黄单胞菌致病性的分子机理的研究，水稻黄矮病毒基因组的结构与功能的研究。

 

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