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群体感应是一种微生物细胞间的通讯交流机制,细菌利用群体感应调控多种毒力因子的表达。群体淬灭是一种通过干扰或阻断群体感应系统的方式实现对致病菌毒力的削弱、提高寄主植物抵抗力的新型生物防治途径。群体淬灭具有不直接杀死细菌、不对病原菌造成选择压力等优点,可以避免农药和抗生素容易引起病原菌抗药性的弊病,有望成为一种绿色安全防治微生物病害的新方法。针对革兰氏阴性菌中DSF(diffusible signal factor)群体感应信号的淬灭研究目前鲜有报道。DSF群体感应信号介导多种革兰氏阴性菌的毒力因子表达,对多种农业经济作物造成重大损失。目前病害防治的主要依赖培育抗病品种和使用化学药剂,但化学药剂的过量、长期使用给环境、牲畜、人类带来了严重的污染问题和不良影响。前期的研究表明破坏DSF群体感应系统可有效削弱DSF介导的致病菌的毒力,但目前对DSF淬灭机制的研究相当少。本研究建立了一种高效可靠的DSF淬灭菌筛选方法,从自然环境采集的样品及实验室库存菌株中分离、筛选到一株高效DSF淬灭菌。通过全基因组测序,确定DSF淬灭菌的遗传信息后,分析了DSF淬灭基因,借助分子生物学手段证明DSF淬灭基因的重要作用,并进一步结合转录组分析和q-RT PCR(quantitative real-time PCR)推测可能的DSF淬灭途径。研究结果主要如下:利用不同浓度的DSF为唯一碳源的无机盐培养基MM*固体平板筛选并确定了11株高效DSF淬灭菌株。结合高效液相色谱,定量分析DSF淬灭菌的淬灭效率,最终结合透明圈大小与高效液相色谱分析结果,最终确定了一株在12 h内能完全淬灭0.5m M DSF的最高效DSF淬灭菌Pseudomonas sp.HS-18。通过对Pseudomonas sp.HS-18的基因组测序,明确了HS-18中的遗传信息。HS-18基因组是一个环形染色体,大小为6.49 M,G+C含量为64.74%。HS-18有一个环形的质粒,总长度为0.1 M,G+C含量为55.01%。HS-18中预测到的编码基因个数有6090个,不含有t RNA,5S r RNA有6个拷贝,16S r RNA有5个拷贝,23S r RNA有5个拷贝,s RNA有16个拷贝。HS-18基因组中拥有完整的脂肪酸代谢途径。基于DSF群体感应信号的分子结构与DSF在黄单胞杆菌XC1中的群体感应退出机制的研究,本研究猜想DSF的淬灭与脂肪酸的降解过程相关,进一步利用大肠杆菌(Escherichia coli)中脂肪酸代谢相关的Fad DE.coli及XC1中与DSF群体感应退出机制有关的Rpf B进行氨基酸相似性比对和基因定位,最终根据氨基酸序列的相似性,选取了HS-18中4个dig(DSF inactivation gene)基因,分别命名为dig1、dig2、dig3、dig4。通过分子生物学手段,得到dig各个单基因和多基因敲除缺失突变体和互补体。根据含有5 m M DSF的MM*固体平板上各菌株产生的透明圈大小及各菌株对MM*液体培养基中0.5 m M DSF淬灭情况的高效液相色谱定量分析,证明了dig1、dig2、dig3、dig4对外源添加的DSF淬灭过程的重要作用。异源表达dig1、dig2、dig3、dig4的DH5α也显著提升了对DSF的淬灭能力。利用原核表达载体p ET28b对dig1、dig2、dig3、dig4在IPTG诱导下蛋白表达的同时,分别检测对DSF的淬灭能力,结果显示表达的Dig蛋白可以显著提升大肠杆菌BL21(DE3)对DSF的淬灭效果。在DSF过表达的突变体XC1△rpf C中分别表达dig1、dig2、dig3、dig4,借助高效液相色谱检测各菌株培养液中内源DSF的产量,结果显示,异源表达dig的△rpf C的内源DSF产量相比于携带空质粒的△rpf C显著降低。异源表达dig1、dig2、dig3、dig4的XC1中的许多毒力因子的产量也显著降低,如:胞外蛋白酶、纤维素酶、聚半乳糖醛酸酶、生物膜的产量、运动性能力等。HS-18及dig对XC1的生物防治效果的研究表明HS-18显著削弱XC1的致病力,dig1、dig2、dig3、dig4对HS-18削弱XC1的毒力十分重要。q-RT PCR及报告菌株检测结果表明在添加DSF的培养条件下,DSF对dig的启动子具有诱导作用,HS-18中dig1、dig2、dig3、dig4的表达量显著上调。综上所述,本研究分离了一株高效灭活DSF群体感应信号的菌株Pseudomonas sp.HS-18,该菌株至少具有4个编码DSF失活酶的基因,即dig1,dig2,dig3和dig4。多个DSF灭活基因的存在以及dig基因可以被DSF信号分子高度诱导的特性,提供了解释菌株HS-18中对DSF高效淬灭活性的分子基础。本研究还证明了菌株HS-18对DSF介导的细菌感染的优异的生物防治潜力,以及dig基因在生物防治中的关键作用。这些研究结果不仅为生物技术应用提供了一种有前途的生防菌和有效的DSF灭活酶,而且还提供了有用的线索以解析在微生物-微生物互作过程中,微生物如何检测和响应另一微生物产生的DSF群体感应信号的分子机制。