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生境相关的生物和非生物因素对产酶溶杆菌OH11抗菌物质HSAF产量影响及其机制研究认领

被引量： 2

作者：

张婷婷

学位授予单位：

南京农业大学

摘要：

产酶溶杆菌OH11(Lysobacter enzymogenes OH11)属于黄单胞科(Xanthomonadaceae)、溶杆菌属(Lysobacter),是一种环境友好型生防革兰氏阴性细菌。菌株OH11分离于辣椒根际土壤,能合成并外泌一种具有广谱抗植物病原真菌和卵菌的次生活性物质HSAF。本实验室前期工作着重研究了 HSAF在产酶溶杆菌OH11体内的生物合成及其调控机制。本研究旨在探索在自然农业生态系统中,与产酶溶杆菌OH11同生境的生防和病原微生物及农药等生物与非生物因素对菌株OH11合成HSAF的影响并探究可能的分子机制,主要研究进展如下:将与OH11同生境的辣椒疫霉(病原卵菌)的培养上清(代谢产物)外源添加到OH11的培养液中,模拟两者在自然生境中的相互作用,发现辣椒疫霉的代谢产物不影响OH11合成HSAF的能力。同样,外源添加作物种衣剂中常用的化学农药戊唑醇和咯菌腈后也未发现OH11合成HSAF的能力受到明显影响。然而,当OH11与同生境的两株生防假单胞菌株(绿针假单胞YL-1和荧光假单胞2P24)混合共培养时其HSAF产量下降甚至丧失,并且这种抑制作用不是通过假单胞杆菌抑制OH11的生长来实现的。同时发现当在共培养体系中减少假单胞菌YL-1和2P24的添加比例后,OH11合成HSAF产量呈现逐步上升趋势。进一步启动子活性和半荧光定量PCR研究表明,YL-1和2P24是在转录水平上抑制了 OH11中HSAF合成基因簇的表达。这些研究揭示同生境的生防假单胞YL-1和2P24可能通过某种(些)未知机抑制了OH11合成HSAF的能力。本研究探索了同生境的生防假单胞菌抑制OH11合成HSAF的机制。由于假单胞杆菌能外泌多种次生代谢产物或信号分子用于调控其自身基因表达,我们推测这些物质或信号或许参与了假单胞菌抑制OH11合成HSAF的信号途径。为此,我们对已测序的YL-1基因组进行了深入的生物信息学分析,从中鉴定了嗜铁素、吩嗪、吡咯菌素、氢氰酸等抗菌物质的生物合成基因簇。通过构建YL-1高效的遗传操作系统,对鉴定的基因簇进行了逐一突变,构建了相应的突变株。之后采用同样混合共培养的方式评价每个突变株抑制OH11合成HSAF的能力,发现这些突变株与其野生型YL-1类似,均能显著抑制OH11合成HSAF,表明YL-1不是通过上述常见的抗菌物质来抑制OH11合成HSAF。以野生型2P24及其体感应系统PcoI/PcoR相关基因的缺失突变体为对象,同样采用共培养的方式探究它们是否会改变OH11合成HSAF的能力,发现参试的突变株与野生型2P24类似同样能显著抑制OH11合成HSAF,表明同生境的2P24可能不是通过常见的PcoI/PcoR这套群体感应系统来影响OH11合成HSAF。在排除了生防假单胞菌不是通过常见的次生抗菌物质与群体感应信号参与抑制OH11合成HSAF后,本研究也关注了假单胞菌中近期发现的细菌Ⅵ型分泌系统是否介导假单胞菌-OH11的互作。我们选取了另外一株假单胞菌PAO1以及Ⅵ型分泌系统突变株进行研究,但结果同样表明,参试的Ⅵ型分泌系统与野生型PA01类似也能抑制OH11合成HSAF。综上,本研究发现在同生境中广泛存在的生防假单胞杆菌YL-1,2P24和PA01能有效抑制OH11合成HSAF,但这种抑制作用可能不是通过上生防假单胞菌中常见的抗菌物质、群体感应信号、Ⅳ型分泌系统来实现的,具体的分子机制有待于进一步研究。本研究建立了同生境中生防假单胞菌-产酶溶杆菌OH11的“竞争性”互作系统,为后续深入研究这种互作的分子机制提供了重要技术/研究系统支撑,也为在田间合理使用OH11更好地发挥其生防效果提供了理论基础。

摘要译文

关键词：

产酶溶杆菌; HSAF; 生物因素; 非生物因素; 次生代谢产物

学位年度：

2019

学位类型：

硕士

学科专业：

植物病理学

导师：

钱国良

中图分类号：

S476[生物防治]

学科分类号：

090402[昆虫学];090904[草地保护学]

D O I：

10.27244/d.cnki.gnjnu.2019.001260