水稻条斑病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzicola，Xoc）是稻生黄单胞菌（Xanthomonas oryzae）属下的两个致病变种之一，在水稻上引起细菌性条斑病（条斑病）（Bacterial Leaf Streak，BLS），近年来在我国部分稻产区已经成为主要的细菌病害。Xoc在侵染水稻时主要从气孔或伤口侵入，在苗期水稻上形成水渍症状(Water-soaking)，在成株期水稻上形成透明短条病斑。水稻条斑病菌与很多其它革兰氏阴性植物病原细菌一样，具有T3SS（Type Three Secretion System）通过T3SS分泌的效应蛋白诱导植物产生抗（感）病反应。Xoc的T3SS由27个结构基因编码的蛋白组装形成，包括9个hrc（hrp-conserved）基因，10个hrp基因和8个hpa(hrp-associated)基因。大多数hrp基因转录表达受HrpG和HrpX调控，少数受HrpD6调控。虽然hrp基因在致病性的贡献有了遗传学上的揭示，但这些Hrp蛋白与植物互作的机理还不清楚。　　 本研究以水稻条斑病菌27个hrp基因为诱饵，应用酵母双杂交技术(Y2H)，对水稻中的互作因子进行了鉴定。研究发现，除hrcJ、hrcV、 hrcT、hrcS和hrcR外，其他22个hrp基因产物都可能在水稻中存在互作因子，互作的专化性不一，Hrp蛋白与水稻中的互作因子存在一对多，多对一和一对多的互作关系。这些水稻中Hrp蛋白互作因子的揭示，为进一步阐述水稻条斑病菌与水稻互作的机理提供了科学线索和材料基础。　　 Hpa1(harpin)蛋白是水稻条斑病菌中唯一报道的Harpin蛋白，是水稻条斑病菌在水稻上全毒性所需的，并具有在烟草上激发产生过敏反应(HR)的能力。为了鉴别harpin蛋白在植物中的受体，本研究通过酵母双杂交系统(Y2H)从受水稻条斑病菌侵染的水稻cDNA文库中分离了能够与Hpa1相互作用的水稻基因OsHPA1。该基因编码81.53 kDa大小的蛋白，属α-半乳糖苷酶家族。蛋白质-蛋白质体内和体外试验证实，OsHPA1能与Hpa1互作。通过截短缺失发现，Hpa1的37-54位短肽和OsHPA1的426-494位短肽，是Hpa1与OsHPA1互作所必需的。氨基酸序列比对发现，在烟草中存在与OsHPA1同源的基因NbHPA1。OsHPA1与NbHPA1同一性达70％，相似性达85％。Y2H和co-IP试验证实，NbHPA1与Hpa1也存在互作关系。BiFC（双色荧光互补）试验表明，Hpa1与OsHPA1、Hpa1与NbHPA1在植物中的互作位置位于细胞质膜上。Northern Blot分析发现，OsHPA1和Nb HPA1是受Hpa1蛋白诱导表达的;并且NbHPA1在烟草叶完全展开时表达量最高。相对野生型烟草而言，NbHPA1基因沉默烟草生长势增强，HR敏感性降低，活性氧和胼胝质产生能力下降，PTI信号途径中的关键基因FLS2、BAK1、BIK1、MAPKKK以及水杨酸、茉莉酸和乙烯信号通路的关键基因转录表达水平下降;相应地，过表达NbHPA1烟草植株矮小，生长迟缓，不能开花或开花后不结种子，对harpin蛋白更为敏感，活性氧和胼胝质产生能力增强，PTI信号途径中的关键基因FLS2、BAK1、BIK1、MAPKKK以及水杨酸、茉莉酸和乙烯信号通路的关键基因转录表达水平升高。这提示，Hpa1激发的HR是PTI(PAMP-triggered immunity)，并可能通过NbHPA1与FLS2互作从而引发PTI。NbHPA1仅能与黄单胞菌的Hpa1以及丁香假单胞菌的HrpZ蛋白互作，不能与HrpN、HrpW等其他harpin蛋白互作，并且Hpa1和HrpZ蛋白激发HR的功能域与NbHPA1互作功能域一致，表明harpin家族蛋白激发植物产生PTI的受体的相似性和差异性。这是首次就harpin蛋白受体进行鉴定并就HR产生机理进行研究的报道。　　 hrpE3位于hrp基因簇中hpaB的右端和hpa3的左端，至今其在水稻上的毒性功能未知。当hrpE3基因突变后，病原菌对水稻的毒性减弱，但在非寄主烟草上仍能激发产生HR。转录表达分析发现，hrpE3基因是诱导表达的，且独立于hrpD操纵元之外，单独组成操纵单元hrpE。5 RACE和gusA报道基因法测定发现，hrpE3基因启动子位于hpaB中。hrpE3基因的表达受HrpG和HrpX调控，HrpE3通过T3SS进行分泌。细胞定位研究发现，HrpE3可能被病原菌分泌至植物细胞膜和细胞核中。比较生物学研究发现，辣椒斑点病菌（X.campestris pv.vesicatoria）（Xcv）的同源基因hpaE在表达调控、分泌性以及遗传组成方面与hrpE3有显著不同:hpaE与hpaB为同一操纵元;hpaE表达受HrpG调控;HpaE蛋白的N-端与HrpE3完全不同;HpaE不通过T3SS分泌。重要的是，HpaE不能互补HrpE3在水稻上的毒性功能。　　 水稻条斑病菌中的hpa2基因位于hrp基因簇的最左端，其基因产物属lytictransglycosylase家族，其与T3SS转位装置HrpF蛋白形成复合体，转运T3SSeffector进入植物细胞中。Hpa2在植物病原黄单胞菌中高度保守，推测其可能与植物互作。为此，我们通过酵母双杂交系统获得了其水稻中的互作因子OsHPA2。该基因仅在单子叶植物中存在。研究发现，Hpa2蛋白的N-端是识别OsHPA2所需的。过去研究表明，OsHPA2存在于植物的细胞膜和细胞核，因此推测Hpa2可能进入水稻细胞质和细胞核中与OsHpa2互作。这有待今后进一步研究工作证实。