《抗生素Bacillomycin D調控芽孢桿菌根表生物膜形成的分子機理》是徐志輝為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：抗生素Bacillomycin D調控芽孢桿菌根表生物膜形成的分子機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐志輝
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
根際有益微生物在抵禦土傳病害方面發揮重要作用，充分利用根際有益微生物資源是減少農用化學品投入、發展可持續農業的重要途徑之一。解澱粉芽孢桿菌是一類重要的根際有益菌，其分泌的抗生素類物質Bacillomycin D是拮抗病原真菌的主要活性成分，但有關它對芽孢桿菌生物膜形成的調控研究還鮮有報導。本申請以實驗室分離保存並已推廣套用的根際有益菌解澱粉芽孢桿菌SQR9為實驗材料，首先確定Bacillomycin D突變體生物膜形成過程中差異表達的基因，然後通過基因敲除明確其中與生物膜形成相關的關鍵基因（正/負調控因子），並篩選能和Bacillomycin D綁定的受體蛋白並驗證其功能，闡明Bacillomycin D調控SQR9生物膜形成的分子機制。最後通過過表達/敲除這些正/負調控因子以增強SQR9在黃瓜根際的定殖能力。本研究將為進一步增強SQR9的農業套用效果提供理論依據和技術支持。
結題摘要
芽孢桿菌屬能分泌大量次級代謝產物，其中包括了抗生素類物質。這些微生物分泌的抗生素類物質被當做治療人類疾病的“武器”而深入研究，但很少研究學者關注抗生素也是一種信號物質。前期研究表明，解澱粉芽孢桿菌SQR9中非核糖體合成的脂肽Bacillomycin D正向調節其生物膜和根際定殖過程，表明這種抗生素是一種信號物質。本項目研究證明抗生素Bacillomycin D調控菌株SQR9生物膜是通過促進了其鐵離子的運輸而完成的。利用轉錄組技術分析了抗生素Bacillomycin D突變體SQR9M1和野生型菌株在生物膜形成過程中的基因表達差異。突變體SQR9M1生物膜細胞中共有1261個基因表達發生改變，其中574個基因上調（P＜0.01），687個基因下調（P＜0.01）。功能明確的變化基因約占全部差異基因數量的70%，變化最大的基因功能類群是無機例子轉運和代謝。抗生素Bacillomycin D特異性的提高了菌株SQR9中鐵離子運輸相關基因的表達，同時增強了轉運蛋白FeuA轉運鐵載體Bacillibactin的能力。研究結果表明，提高菌株SQR9胞內鐵離子濃度能誘導生物膜形成基質蛋白TasA的表達。通過對菌株SQR9中的細胞色素相關基因aa3和跨膜組氨酸激酶kinB做定點基因敲除，發現突變體失去了對抗生素Bacillomycin D的回響，證明抗生素Bacillomycin D作用於信號傳遞鏈Spo0A-SinI-SinR的上游。本項目實驗結果證明抗生素Bacillomycin D是一種既有抗生素毒性，又有信號轉導能力的雙重功能化合物，其生物特性有利於其多細胞階段的生長和與其他微生物的鐵離子競爭。
