玉米木质部生长过程中Pantoea stewartii subsp. stewartii亮氨酸响应调控蛋白（Lrp）的作用机制及代谢调控研究

这篇研究揭示了Pantoea stewartii subsp. stewartii（Pss）通过亮氨酸响应调控蛋白（Lrp）调控荚膜合成、氮代谢及碳源利用的关键机制，阐明了该转录因子在玉米木质部定植中的核心作用。结合RNA-Seq和Biolog代谢分析，发现Lrp通过激活rut操纵子（氮利用）、yjb操纵子（EPS生物合成）及抑制ast通路（精氨酸代谢）等途径，帮助病原菌适应贫瘠的木质部环境，为防控Stewart枯萎病提供了新靶点。

　　

Differentially expressed Lrp regulon genes discovered through RNA-Seq
通过RNA-Seq分析比较Pss野生型DC283与Δlrp突变体在玉米木质部生长的转录组差异，发现154个差异表达基因（三倍以上变化）。重点验证了11个基因，包括yjbF（YjbF家族脂蛋白，与胞外多糖EPS合成相关）、nac（氮同化调控因子）和rutA（嘧啶分解代谢基因）。其中yjbF表达量在野生型中升高32倍，而cheR（趋化调控因子）在突变体中上调7.7倍。通过个体与整体基因组比对，确认这些基因在两种比对策略中均显著差异表达。

DESeq2 analysis
DESeq2进一步验证了RNA-Seq结果，筛选出340个显著差异基因（置信值>3）。例如，裂解酶编码基因（DSJ_RS24935）在野生型中表达量比突变体高143倍（P=8.46×10^?147
），而糖苷水解酶家族蛋白基因（DSJ_RS23920）在突变体中上调6.25倍（P=0.015）。

Independent validation of RNA-Seq via qRT-PCR
通过qRT-PCR独立验证9个基因的表达趋势，结果与RNA-Seq一致。例如，nac在野生型中表达量是突变体的8倍，而N-乙酰胞壁酰-L-丙氨酸酰胺酶（DSJ_RS23915）在突变体中上调7.69倍，证实Lrp对氮代谢和细胞壁修饰的调控作用。

Protein comparisons
AlphaFold结构预测结合Dali数据库分析显示，假设蛋白DSJ_RS13940具有MarR家族转录因子特征，而yjbF与肠杆菌科EPS合成蛋白高度同源（100%覆盖率）。裂解酶和推定holin蛋白虽同源性较低（39-65%），但均与肠杆菌科噬菌体相关蛋白匹配，暗示其可能源自前噬菌体。

Gene Ontology analysis
GO分析揭示Lrp主要激活五大生物学过程：氮利用（如rut操纵子）、尿嘧啶分解代谢、EPS生物合成、黄嘌呤转运和硝酸盐跨膜运输；同时抑制精氨酸分解代谢（astADB操纵子）和脂质A修饰（arnDC操纵子）。例如，rutG（黄嘌呤转运）和ntrB（硝酸盐调控）在野生型中显著上调，而astA（精氨酸分解）在突变体中表达升高。

Ability of Pss to metabolize sole carbon and nitrogen sources in vitro
Biolog实验显示，Δlrp突变体对14种碳源（如琥珀酸、D-半乳糖）和8种氮源（如L-丙氨酸、L-谷氨酸）的利用率显著低于野生型（P<0.05）。其中，三羧酸循环中间体（苹果酸、富马酸）和氨基酸代谢通路的关键底物依赖Lrp调控，印证了转录组数据。

DISCUSSION
研究揭示了Lrp通过协调氮代谢（如激活nac和rut操纵子）、碳源利用（调控TCA循环基因）和EPS合成（yjb操纵子），帮助Pss适应贫氮的木质部环境。同时，Lrp抑制精氨酸分解（astADB）和脂质A修饰（arnDC），可能减少宿主免疫识别。这些发现为理解Xylella和Erwinia等木质部病原的定植机制提供了新视角。

MATERIALS AND METHODS
实验采用Pss DC283野生型及Δlrp突变体，通过玉米茎部伤口接种获取in planta样本。RNA提取后经Illumina Hi-Seq 2500测序，使用Geneious Prime和DESeq2分析数据。Biolog PM1/PM3板测定碳氮代谢，qRT-PCR以gyrB为内参验证基因表达。蛋白功能通过NCBI BLASTp和AlphaFold预测，GO注释由Blast2GO完成。