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脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)是一类可以利用02和硝酸盐作为电子受体,在有氧和厌氧条件都可以进行反硝化作用的反硝化细菌,它能够将N03-还原转化为NO、N2O或N2。群体感应是通过向环境中释放信息分子即自体诱导物并感应其浓度变化,当信息分子在环境中积累到一定阈值时可以调控细菌群体的生理代谢行为。酰基高丝氨酸内酯(AHLs)是主要调控革兰氏阴性菌群体感应的一类信号分子。本实验以反硝化细菌P. denitrificans为研究对象,通过外源添加C6-HSL (N-hexanoyl-DL-homoserine lactone)、C14-HSL (N-Tetradecanoyl-DL--homoserine lactone)和C16-HSL (N-hexadecanoyl-L-Homoserine Lactone)三种AHL类信号分子到细菌培养基中,分别在有氧条件和厌氧条件下探究P. denitrificans对3种不同类型AHL的的响应情况,主要方法是测定细菌反硝化过程中产生的NO3--N、NO2-N和N2O气体的浓度,同时分析群体感应(QS)系统及反硝化相关功能基因mRNA的相对表达水平。研究结论归纳如下：(1)外源短链信号分子C6-HSL和长链信号分子C14-HSL对脱氮副球菌DSM413的影响。2μM C6-HSL对脱氮副球菌的生长以及反硝化过程的硝酸盐到亚硝酸盐的还原都无显著性影响。2μM C14-HSL抑制了P. denitrificans的厌氧生长,但对细菌的好氧生长和硝酸盐还原无显著性影响。在有氧条件下,C6-HSL处理组的nirS、 norC和nosZ等基因的mRNA相对表达量下调,nirS、norB和norC等基因也受到C14-HSL的调控表达量下调,同时氧化亚氮气体的相对积累速率受到C6-HSL和C14-HSL的抑制。在厌氧条件下,AHL处理组硝酸盐还原转化受到抑制,C6-HSL组的nirS和norBC表达显著上调,而C14-HSL处理组nirS, norB, norC和nosZ等基因的mRNA相对表达都出现显著上调。因此,好氧反硝化的N20产生的相对速率受到外源信号分子C6-HSL和C14-HSL的显著抑制,在厌氧生长时相反,C6-HSL显著加强亚硝酸盐到N20气体的还原过程,同时C14-HSL也有助于促进P denitrificans反硝化的N20气体产生和还原活动。实验结果表明,C6-HSL和C14-HSL主要影响了反硝化亚硝酸还原酶、一氧化氮还原酶以及氧化亚氮还原酶的活性,从而群体感应主要对脱氮副球菌反硝化的氧化亚氮释放过程产生调控作用。两个实验的结果比较可知,长链C14-HSL比短链C6-HSL对P.denitrificans DSM413厌氧反硝化的促进作用更显著。(2)外加同源信号分子C16-HSL对脱氮副球菌DSM413的影响。无论是有氧条件还是厌氧条件,外加2μM C16-HSL对P. denitrificans的生长都产生显著的抑制作用。C16-HSL显著抑制P. denitrificans好氧反硝化的N20产生和还原过程,且C16-HSL处理组中nirS、norB和norC基因mRNA相对表达量与对照组比都下调超过50%。而在厌氧条件下出现相反的结果,C16-HSL处理组的nirS、norB、norC和nosZ基因的表达显著上调,同时C16-HSL也有助于加强P. denitrificans DSM413的N20气体的产生和还原过程。