Skip to main content
SUPERVISOR
سیروس قبادی (استاد راهنما) اسمعیل محمودی (استاد مشاور) مجید طالبی (استاد مشاور) احد یامچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ramin Akbari
رامین اکبری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

The effect of aiiA gene product on expression of hrp and virolance genes of Pectobacterium carotovorum subsp. caratovorum
Over several years it has become clear that bacteria are able to communicate with each other to coordinately regulate gene expression according to population density, in a process which has been termed ‘quorum sensing’. Indeed Quorum sensing (QS) is a cell-to-cell signaling mechanism in which bacteria coordinate the expression of certain genes in response to their population density by producing, releasing and detecting diffusible signal molecules. The signaling molecules can be sensed by cells and this allows the whole population to initiate a concerted action once a critical concentration (corresponding to a particular cell density) has been achieved. Gram negative bacteria like Pectobacterium carotovorum produce N-acyl-homoserine lacton (N-AHL) as their signaling molecule. In this bacterium, AHLs regulate virulence gene expression including genes coding for extracellular enzymes, toxins and motility. Interrupting QS system known as quorum quenching (QQ) is a novel strategy to control of plant pathogenic bacteria. QQ is implementable through to ways: 1) plant protection by means of AHL degrading bacteria and 2) heterologous expression of AHL degrading enzymes in bacteria or plant tissues. In this thesis the effect of aiiA gen, isolated from Bacillus sp. A24 and Bacillus sp . DMS133, on pathogenicity of P. carotovorum, the causal agent of soft-rot in potato and other crops, was studied. In biological control test both two transformed bacteria influenced enzymatic activity of EMPCC and reduced its pathogenicity on potato tubers. Heterologous expression of aiiA gen in EMPCC caused degradation of AHLs and severely reduced accumulation of signaling molecules in bacterial population, which prevented pigmentation of Chromobacterium violaceum CV026 bioreporter strain in co-culture test. Morphological tests revealed that the expression of aiiA gen attenuated pathogenicity of EMPCC as this bacteria uses QS system to produce virulence factors. In addition to, the expression level of virulence genes in aiiA transformed bacteria using Real Time PCR technique was evaluated. Real-time PCR results showed high expression of hrpc , hrpn and nip genes in both transformed bacteria against wild type strain. Study of differences in expression of plants cell wall degrading enzymes revealed that there is a little difference between two transformed strains and as morphological tests showed both two genes can severely reduce pathogenicity of P. carotovorum. Key words: Quorum sensing, signal molecules, N-acyl-homoserine lacton, quorum quenching
بیش از چندین سال است که مشخص شده باکتری‍ها قادر هستند جهت تنظیم هماهنگ بیان ژن‍ها بر طبق تراکم جمعیت‍شان باهم ارتباط برقرار کنند که این سیستم معروف به حد نصاب حسگری (QS) می‌باشد. در واقع QS مکانیسم پیام دهنده سلول به سلول است که طبق آن باکتری‍ها بیان ژن‍های مشخصی را در پاسخ به تراکم جمعیت‍شان بوسیله تولید، آزاد کردن و شناسایی مولکول‍های پیام رسان تنظیم می‍کنند. مولکول‍های پیام رسان می‍توانند توسط سلول‍ها حس شوند بنابراین، این عمل به کل جمعیت اجازه می‍دهد هنگامی که تراکم به یک حد بحرانی رسید یک عمل مشترک را شروع کنند. باکتری‍های گرم منفی ان-آسیل هوموسرین لاکتون‍ (AHLs) را بعنوان مولکول سیگنال بین سلولی تولید می‍کنند. P. carotovorum یکی از باکتری‍هایی است که از AHL به عنوان مولکول سیگنال در سیستم حد نصاب حسگری استفاده می‌کند. در این باکتری‍ AHLs بیان ژن‍های بیماری‍زایی را کنترل می‍کند که شامل ژن‍های کد کننده برای آنزیم‍های برون سلولی، توکسین و تحرک می‍باشد. اختلال در QS که تحت عنوان QQ یا ضد حد‍نصاب حسگری شناخته می‍شود از روش‍های نوین و جایگزین در کنترل بیماری‍های باکتریایی گیاهان می‍باشد که به دو طریق قابل انجام است 1) حفاظت گیاهان با استفاده از باکتری‍های تجزیه کننده AHLs و 2) بیان غیر متجانس آنزیم‍های تجزیه کننده AHLs در باکتری‍ها یا بافت‍های گیاهی. در این پژوهش تاثیر ژن aiiA (لاکتوناز تجزیه کننده AHL) جدا شده از دو جدایه Bacillus sp. A24 (جدایه خارجی) و DMS133 Bacillus sp . (جدایه ایرانی) در فعالیت بیماری‍زایی P. carotovorum به عنوان عامل بیماری پوسیدگی نرم سیب‌زمینی مورد ارزیابی قرار گرفت. در آزمون کنترل بیولوژیک هر دو باکتری تراریخت مورد استفاده فعالیت آنزیمی EMPCC را تحت تاثیر قرار دادند و به طور معنی‍دار از توسعه پوسیدگی نرم روی غده‍ها جلوگیری کردند. بیان ژن aiiA در باکتری EMPCC باعث کاهش تولید AHL در باکتری و کاهش تجمع مولکول‍های سیگنالی در محیط اطراف باکتری شد. به همین دلیل وقتی باکتری اندیکاتور CV026 در مجاورت باکتری تراریخت کشت داده شد هیچگونه رنگ بنفش در کلونی باکتری اندیکاتور مشاهده نشد. در آزمون بیماری‍زایی وقتی باکتری‍های تراریخت و باکتری وحشی به ورقه های سیب زمینی تزریق شدند به دلیل اینکه پکتوباکتریوم از سیستم تنظیمی QS برای تولید فاکتور‍های بیماری‍زایی استفاده می‍کند بیان ژن باعث سرکوب بیماری‍زایی پکتوباکتریوم روی غده‍های سیب زمینی شده است. نتایج به دست آمده از واکنش Real time PCR بیانگر میزان بالای بیان ژن‌های nip, hrpC و hrpN در باکتری‌های تراریخت در مقایسه با باکتری وحشی بودند. بررسی تفاوت در میزان بیان ژن‌های آنزیم‌های تجزیه‌کننده باکتری‌های تراریخت نسبت به هم نشان دهنده تفاوت بسیار کم در میزان بیان ژن‌های هر دو باکتری بوده و همانند نتایج بدست آمده از آزمایشات مورفولوژیکی نشان دهنده تفاوت بسیار کم ژن‌های aiiA جدا شده از جدایه داخلی و خارجی در قدرت کاهش بیماری‌زایی پکتوباکتریوم بودند. این پژوهش‍ در شرایط آزمایشگاهی موفقیت‍آمیز بوده و در مواردی بطور کامل مانع از وقوع بیماری‍زایی پاتوژن‍های مورد بررسی شد. کلمات کلیدی: سیستم حد نصاب حسگری، مولکول‍های پیام رسان ، ان-آسیل هوموسرین لاکتون‍، سیستم ضد حد‍نصاب حسگری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی