RpoN1 调控 Ⅳ 型菌毛 PilA 表达影响西瓜嗜酸菌致病力的关键发现

为探究 RpoN 在西瓜嗜酸菌（Paracidovorax citrulli）中的作用，研究人员构建突变体和互补菌株，发现 RpoN1 通过调控 pilA 影响其致病力，为研究细菌果斑病提供新视角。

　　在瓜果的种植过程中，有一种名为细菌果斑病（Bacterial fruit blotch，BFB）的病害严重威胁着葫芦科作物的生产，尤其是西瓜和甜瓜。它是由西瓜嗜酸菌（Paracidovorax citrulli，曾用名 Acidovorax citrulli）引起的种传病害，在全球范围内都给瓜农们带来了巨大的损失。多年来，科研人员一直在探索西瓜嗜酸菌的致病分子机制，此前的研究主要集中在 Ⅲ 型分泌系统（T3SS）、Ⅵ 型分泌系统（T6SS）、极鞭和群体感应等方面。然而，对于转录调节因子 RpoN（也称为 σ⁵⁴ ）在西瓜嗜酸菌中的作用，人们知之甚少。为了填补这一空白，南京农业大学等机构的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Phytopathology Research》上。

研究人员为了深入了解 RpoN 在西瓜嗜酸菌中的功能，从西瓜嗜酸菌 AAC00 - 1 基因组中鉴定出两个编码 RpoN 的基因 Aave_0419（rpoN1）和 Aave_1899（rpoN2）。随后，他们构建了 rpoN1 缺失突变体和相应的互补菌株，利用多种技术手段展开研究。

在研究过程中，研究人员运用了 RNA 测序（RNA - Seq）、定量实时聚合酶链反应（qRT - PCR）、蛋白质免疫印迹（western blot）、细菌单杂交和电泳迁移率变动分析（EMSA）等技术。通过 RNA - Seq 分析突变体和野生型菌株的转录差异，用 qRT - PCR 验证 RNA - Seq 数据，western blot 检测蛋白表达，细菌单杂交和 EMSA 探究蛋白与基因启动子的相互作用 。

研究结果表明，RNA - Seq 分析显示，与野生型菌株相比，ΔrpoN1 突变体有 140 个差异表达基因（DEGs），这些基因与西瓜嗜酸菌的运动性、分泌系统和生物膜形成相关。其中，Ⅳ 型菌毛（T4P）的关键基因 pilA 表达显著下调。生物膜形成实验表明，ΔrpoN1 和 ΔpilA 菌株的生物膜完全消失，而互补菌株则恢复了生物膜形成能力，说明 rpoN1 和 pilA 对西瓜嗜酸菌的生物膜形成起正向调控作用。在细菌运动性方面，ΔrpoN1 和 ΔpilA 菌株的抽搐运动和群集运动显著减弱，且两者均无法产生菌毛。不过，ΔrpoN1 菌株的游泳运动却增强了。致病力实验通过子叶注射、喷雾接种和种子到幼苗的传播实验发现，rpoN1 和 pilA 正向调节西瓜嗜酸菌的致病力和种子到幼苗的传播能力，ΔrpoN1 突变体在甜瓜中的定植能力明显减弱。进一步研究发现，RpoN1 直接与 pilA 的启动子结合，调控其转录。

在讨论部分，研究人员指出，RpoN 在细菌的多种生物学功能中起着关键作用，在不同细菌中影响着毒力因子表达、生物膜形成、氮源利用、运动性和趋化性等。在西瓜嗜酸菌中，rpoN1 的缺失导致 pilA 表达下调，进而影响生物膜形成和运动性，最终降低了细菌的致病力。此外，虽然 rpoN1 对西瓜嗜酸菌游泳运动的调控机制还需进一步研究，且 σ⁵⁴ 因子调节基因转录依赖增强子结合蛋白（EBPs），但目前还不清楚哪个 EBP 介导 RpoN1 对 pilA 转录的调控。

总的来说，该研究首次明确了 RpoN1 在西瓜嗜酸菌致病过程中的重要作用，它通过调节 Ⅳ 型菌毛相关基因 pilA 的表达，影响生物膜形成、细菌运动性、致病力和定植能力。这一发现为深入理解西瓜嗜酸菌的致病机制提供了新的视角，也为防控细菌果斑病提供了潜在的分子靶标，对葫芦科作物的病害防治具有重要的理论和实践意义。