近日，mSystems 在线发表了实验室青枯菌课题组完成的题为 “Genome-Wide Identification of Ralstonia solanacearum Genes Required for Survival in Tomato Plants” 研究论文。该研究对青枯雷尔氏菌的番茄宿主适应性基因进行了全基因组鉴定和验证，为全面了解青枯雷尔氏菌的致病机制提供了重要信息。
青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)能够侵染包含番茄、马铃薯、辣椒和烟草等重要作物在内的 200 多种植物，从而造成巨大的经济损失。青枯雷尔氏菌作为土壤传播的细菌，通过根部侵入植物木质部导管，并迅速在整个木质部中定殖，导致木质部导管阻塞和功能障碍，最终导致植物枯萎和死亡。番茄木质部是一个营养匮乏的环境，研究青枯雷尔氏菌如何在这种恶劣的环境中大量增殖对于我们全面了解该病原菌的致病机制具有重要意义。
转座子插入测序(Transposon insertion sequencing, Tn-seq)是一种高通量的遗传筛选技术，结合了转座子高效随机插入的特点和高通量测序高效鉴定转座子插入位点的优点，可用于高效鉴定细菌在不同环境中的适应性基因。课题组前期通过 Tn-seq 开展了诸多工作，并取得了一系列成果。课题组利用 Tn-seq 鉴定了青枯雷尔氏菌的特异性必需基因( DOI:10.1016/j.micres.2020.126500)，为防治植物青枯病的安全环保型农药的研发提供了候选靶标。没食子酸甲酯(Methyl gallate, MG)是一种有效的杀菌剂，在植物病害的治理中具有巨大的应用潜力。利用 MG 作为选择压力进行了 Tn-seq 分析，发现了蛋白酶ClpP是MG在青枯雷尔氏菌中的靶标蛋白(DOI:10.3389/fmicb.2020.598692)，为MG的应用提供了理论依据。
该研究将青枯雷尔氏菌转座插入突变体文库混合接种至宿主番茄植株，利用番茄植株内环境作为选择压力，通过Tn-seq分析了突变体库中各突变体所占有的相对丰度，在侵染宿主番茄前后的变化。从而全基因组鉴定了青枯雷尔氏菌的番茄宿主适应性基因。Tn-seq分析发现，青枯雷尔氏菌的“细胞壁/膜/生物膜合成”、“氨基酸的转运与代谢”、“能量产生和转化”、“翻译后修饰、蛋白质周转和伴侣”等相关基因对其在番茄植株中的生存起到重要作用。随后，该研究就每个功能类选择了部分基因实施单一敲除，测定了基因缺失突变体的致病力、植物体内定殖能力以及竞争适应性，验证了Tn-seq结果的准确性。综上所述，该研究全基因组鉴定并验证了青枯雷尔氏菌的番茄宿主适应性基因，有助于全面了解青枯雷尔氏菌的致病机制。
广西大学农学院助理教授，亚热带农业生物资源保护与利用国家重点固定研究人员郑德洪为该论文的通讯作者，广西大学农学院硕士研究生苏亚星为第一作者。本研究得到国家自然科学基金和广西自然科学基金的资助。
原文链接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/mSystems.00838-21
