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基于N-酰基高丝氨酸内酯信号分子的群体感应(Quorum sensing,QS)系统广泛存在于革兰氏阴性细菌中,参与调控细菌的多种生理活动和表型。普城沙雷氏菌Serratia plymuthica HRO-C48分离自油菜根际,是能够产生吲哚乙酸的植物根际促生细菌,主要通过产几丁质酶、蛋白酶和抗生素硝吡咯菌素抑制植物病原真菌。已知菌株HRO-C48中存在复杂的QS调控网络,分别由SplIR,SpsIR2个QS系统和1个LuxR同系物SptR组成。本研究在已鉴定了2个QS系统SplIR和SpsIR的基础上,首先克隆鉴定了C48中SptR编码基因及其功能。进一步,为了确定QS网络不同组分之间的相互调控关系,我们构建了一系列基于lux的转录融合载体,分别在野生菌C48和不同的突变体背景下,检测了各基因启动子的表达情况。主要研究结果如下:
(1)构建了C48菌株sptR突变体,表型检测显示:sptR对蛋白酶活性、泳动性和生物膜的形成起正调控作用。
(2)基于lux的转录融合分析表明:SplIR正调控SpsIR和SptR的表达;SplI自身正调控,而SplR则是负自我调控;SpsI自身正调控,SpsIR正调控SptR但对SplIR无影响;SptR对自身也起正调控作用。绿针假单胞菌Pseudomonas chlororaphis G5分离自香菜茎内,它可以产生多种次生代谢物质,包括如吩嗪衍生物、氢氰酸(HCN)、嗜铁素等抗生素和蛋白酶。双组份系统(Two-component system,TCS)在细菌中是一种重要的信号转导机制,负责将各种外部刺激等环境信号翻译成细菌可以识别的化学语言,全局调控细胞对环境变化的反应。本研究中运用比较蛋白组学分析了野生菌G5及其gacA突变体G5-6的全蛋白,共发现115个差异蛋白,质谱鉴定了99个,以野生型作为对照,其中表达下调点有73个,上调点有26个。其中40个是与细胞代谢相关的蛋白,22个与细胞加工和信号转导有关,15个参与信息储藏与修饰。
此外通过分析生防相关表型,表明菌株G5的TCS反应调节蛋白GacA作为全局调控子对蛋白酶活性、硝吡咯菌素和吩嗪类抗生素的合成以及泳动运动性起着极为重要的作用。然而我们还发现gacA突变后,生物膜的生成量反而增多,gacA对G5生物膜起负调控作用。由此看出,gacA对不同次生代谢物的调控具有特异性。