中慢生型天山根瘤菌CCBAU060A群體感應(yīng)系統(tǒng)和其調(diào)控基因的研究及其對(duì)共生結(jié)瘤的影響.pdf

1、目前在根瘤菌這一類能與豆科植物結(jié)瘤固氮的細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的群體感應(yīng)信號(hào)分子絕大多數(shù)為?；呓z氨酸內(nèi)酯類化合物。根瘤菌的群體感應(yīng)系統(tǒng)在其與宿主豆科植物成功建立共生關(guān)系的過程中，可以對(duì)根瘤菌的不同生理功能如結(jié)瘤效率、生長(zhǎng)速度、胞外多糖的產(chǎn)生以及固氮效率等起著重要作用。 本實(shí)驗(yàn)室前期的研究發(fā)現(xiàn)中慢生型天山根瘤菌CCBAU3306存在群體感應(yīng)現(xiàn)象，該信號(hào)傳遞系統(tǒng)在中慢生型天山根瘤CCBAU3306與其宿主植物甘草的結(jié)瘤固氮中起著重要的作用。本

2、研究首先針對(duì)中慢生型天山根瘤菌種內(nèi)不同菌株產(chǎn)生群體感應(yīng)信號(hào)分子的能力進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)它們產(chǎn)生自體誘導(dǎo)物信號(hào)分子的種類極具多樣性。其中CCBA060A產(chǎn)生自體誘導(dǎo)物分子的種類與模式菌株CCBAU3306最為不同。 通過構(gòu)建 M.tianshanense CCBAU060A轉(zhuǎn)座子隨機(jī)突變文庫，從5，000個(gè)隨機(jī)突變株中篩選得到了六株自體誘導(dǎo)物活性降低的突變株。應(yīng)用Arlbitary PCR及亞克隆的方法確定了突變株中轉(zhuǎn)座子的插入位點(diǎn)

3、及其插入基因的完整序列，經(jīng)GeneBank序列同源性比對(duì)發(fā)現(xiàn)：HJC4轉(zhuǎn)座子插入一個(gè)含有657bp堿基編碼自體誘導(dǎo)物合成酶基因的ORF中，而HJC3與HJC5的轉(zhuǎn)座子則以不同方向插入其上游的一個(gè)LuxR家族轉(zhuǎn)錄調(diào)控基因中，這兩個(gè)基因被分別命名為mtqI和mtqR。 構(gòu)建mtqI-lacZ及mtqR-lacZ的融合菌株，檢測(cè)了在有AHL和沒有AHL的情況下，報(bào)告基因lacZ的表達(dá)情況。結(jié)果顯示，mtaI基因的表達(dá)隨著菌體濃度，即A

4、HL的濃度的增加而增強(qiáng)，而在沒有AHL的時(shí)候mtqI-lacZ只在本底水平表達(dá)，說明CCBAU060A中mtqI的表達(dá)是受其自身產(chǎn)物信號(hào)分子誘導(dǎo)的。在缺失mtqR的菌株中，無論有否添加外源AHL，mtqI-lacZ均不表達(dá)，說明mtqI是受到mtqR基因調(diào)控的。 同樣在mtqS突變株即另一株自體誘導(dǎo)物合成缺失突變株中，無論是否添加外源AHL，mtqI-lacZ均不能被誘導(dǎo)，這與之前我們?cè)趍tqR突變株中測(cè)定的結(jié)果一樣，且在mtq

5、S突變菌株中超表達(dá)mtqR后，AHL的活性也得到了回復(fù)，說明mtqS基因是通過調(diào)控mtqR基因的表達(dá)來調(diào)控mtqR/mtqI群體感應(yīng)調(diào)控系統(tǒng)。 初步研究了mtqR/mtqI群體感應(yīng)系統(tǒng)對(duì)M.tianshanense CCBAU060A生理功能的影響。無論是mtqR基因或是mtqI基因的突變都對(duì)菌株的生長(zhǎng)速率產(chǎn)生了影響，使得細(xì)菌的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期延長(zhǎng)，尤其是mtqS基因的突變，這種延長(zhǎng)更為明顯。mtqI基因的突變還延遲了菌株與宿主植物甘