论文部分内容阅读
N-酰基高丝氨酸内酯类信号分子(AHLs)介导的群体感应(Quorum sensing,QS)系统在革兰氏阴性细菌中广泛存在,通过分泌化学信号分子AHLs(自诱导因子)感知周围环境细菌密度,从而调控相关基因表达并进一步影响细菌生理和行为。QS系统全局调控细菌的多种表型,例如毒力因子、运动性、抗生素分泌和生物膜形成等。Serratia plymuthica G3菌株分离于小麦内茎,能够产生几丁质酶、蛋白酶和抗生素等抑制植物病原菌,同时具有IAA合成能力促进植物生长。已知菌株G3中存在由Spl IR,SpsIR 2个QS系统和1个Lux R同系物SptR组成的复杂QS调控网络。对G3基因组进行生物信息学分析发现存在双拷贝的ipdC基因通过吲哚-3-丙酮酸(Indole-3-pyruvic acid,IPyA)途径参与IAA合成。本文主要探究G3菌株中IAA与群体感应信号的相互作用,首先运用基因替换、同源重组的方法构建了群体感应调控子相关突变体及ipdC1-2双突变体,并进行了功能分析;另一方面基于lux的转录融合构建和分析调查了QS网络内部不同调控子间的相互作用以及QS与IAA信号通路间的相互作用。取得的主要研究结果如下:(1)构建了spsI/splI基因双突变体,splR、spsR单突变体,以及ipdC1-2双突变体,进一步表型分析表明不同突变体对AHL信号合成、蛋白酶活性、swimming运动性、IAA及乙偶姻合成等表型产生不同程度的影响。(2)基于lux转录融合分析并组合添加外源AHL信号分子实验,结果表明splI自我正调控,同时正调控spsI、splR、spsR、sptR基因的转录;spsI自我正调控,也正调控splI、splR、spsR、sptR基因的转录;splR自我负调控,但正调控splI、spsI、spsR基因的转录;spsR自我正调控,也正调控splR、splI、spsI基因的转录;splR与spsR对sptR都无调控作用。该实验结果进一步完善了对G3菌株中QS系统转录水平的调控网络分析和认识。(3)基于lux转录融合分析组合添加外源IAA生长素,完成了IAA信号的自我调控分析。结果表明2个拷贝IAA生物合成关键酶(吲哚-3-丙酮酸脱羧酶)ipdC1和ipdC2基因均受IAA的自身诱导,形成自我正反馈调控;另外IAA前体物质色氨酸(Trp)也正调控ipdC1和ipdC2基因表达。(4)进一步通过突变分析组合添加外源IAA或AHLs分析了ipdC基因与群体感应调控子间的相互作用,结果表明ipdC1和ipdC2基因和IAA均负调控splI、spsI、splR、spsR、sptR基因的转录;同样splI、spsI、splR、spsR和AHLs也都负调控ipdC1和ipdC2基因的转录,在转录水平系统分析了IAA与群体感应信号间的相互作用。以上研究结果增加了对QS和IAA信号通路间互作的认识,对于遗传操纵生防细菌提高其生物防治效率和稳定性具有一定的理论指导意义和实践价值。