产2,4-二乙酰基间苯三酚的微生物研究进展

在土壤环境中,大多数2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-DAPG)是由荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)产生的。它在生物防治中具有重要作用。对近年来2,4-DAPG的生物合成及调控机理,2,4-DAPG在诱导系统抗性(ISR)的机制,2,4-DAPG的生物反应模式、生态效应,荧光假单胞菌农田生物防治应用实例等相关研究进行了综述。

2,4-二乙酰基藤黄酚产生菌在番茄根部的定殖及对番茄青枯病的防治

2,4 二乙酰基藤黄酚(2,4 DAPG)产生菌是荧光菌对土传病害进行生物防治的主要类群之一。室内筛选结果表明:供试的12个2,4 DAPG产生菌菌株对番茄青枯病菌均有不同程度的抑制作用,其中CPF10抑菌效果最佳,抑菌带宽为3.5mm;而2P24、5J10次之,抑菌带宽为3.0mm。CPF10和2P24培养原液对番茄胚根的生长均有明显的抑制作用。CPF10和2P24根部定殖结果表明,两菌株均可在番茄幼苗根部大量定殖,根表细菌数量随着时间延长呈下降趋势但仍维持较高数量;而根内细菌数量有明显上升的趋势。CPF10和2P24对番茄青枯病均有一定的防治效果,其中2P24的防治效果最好。而CPF10在所有的处理中变异系数(CV)最小,防治效果最稳定。

荧光假单胞菌2P24中opgGH基因影响抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚的产生

【目的】抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-diacetylphloroglucinol,2,4-DAPG)是生防菌株荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)2P24防治植物病害的关键因子,然而对2,4-DAPG生物合成的调控通路并未完全解析。【方法】前期利用Tn5随机突变的方法获得一株对棉花立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)拮抗能力完全丧失的突变菌株W3,本研究利用基因互补等方法研究该突变体中被破坏的基因对菌株2P24分泌2,4-DAPG和其他生防相关性状的影响。【结果】Tn5插入位点及其序列分析表明突变菌株W3中Tn5破坏了opgG基因。鉴于opgG和opgH基因组成操纵子,利用同源重组技术构建了opgGH内缺失突变菌株。与野生菌株2P24相比,opgGH突变菌株中2,4-DAPG的产量显著降低。对其他生防相关性状的检测发现,突变opgGH基因并不影响群体感应系统(quorum sensing,QS)信号分子的产生、氢氰酸的产生以及生物膜的形成,但可抑制菌株2P24的游动性。转录融合实验进一步表明opgGH基因并不调控gacA基因及其调控的小RNA分子编码基因的表达,这些结果表明opgGH基因可能不通过Gac/Rsm信号通路影响2,4-DAPG的产生。另外,高渗透势条件下,菌株2P24可通过opgGH基因调控2,4-DAPG的产生。【结论】菌株2P24中opgGH基因正调控抗生素2,4-DAPG的产生、游动性以及抑菌能力,是该菌株中一个与生防性状相关的重要调控因子。

荧光假单胞菌2P24中retS对抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚合成的影响

假单胞菌中RetS是一个位于膜上的感应激酶,对多种基因的表达都有调控作用。在铜绿假单胞菌中,RetS可以与另一个感应激酶GacS直接互作,并抑制GacS的磷酸化。【目的】本文利用遗传学方法研究了荧光假单胞菌2P24中RetS对抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-DAPG)合成的影响,并对其可能的调控机制进行了初步探索。【方法】利用高压液相色谱法(HPLC)检测2P24及其衍生菌株中2,4-DAPG的产量。将Gac/Rsm信号途径中小RNA及调控蛋白的转录报告质粒转入到菌株2P24及其retS突变菌株中,检查RetS对以上基因转录表达的影响。【结果】菌株2P24中缺失retS后未知红色素和抗生素2,4-DAPG的产量较野生型均明显升高。进一步试验表明,RetS转录水平负调控小RNA RsmX和RsmZ的表达,这说明RetS可在转录后水平影响2,4-DAPG的合成。然而,同时缺失retS和gacS或同时缺失retS和gacA之后,由retS单基因缺失所造成的未知红色素和2,4-DAPG合成量升高、小RNA转录表达增强等性状消失,而与gacS或gacA单基因缺失突变体的表型一致。【结论】以上结果说明菌株2P24中RetS是2,4-DAPG及未知红色素合成的负调控因子,并且RetS对2,4-DAPG及未知红色素合成的调控依赖于Gac/Rsm信号传递路径。

生防假单胞菌2P24中mvaT和mvaV基因对PcoI/PcoR群体感应系统的调控作用

【目的】自小麦全蚀病自然衰退土壤分离得到的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)2P24,可防治多种由植物病原菌引起的土传病害。菌株2P24具有群体感应(quorum-sensing,QS)系统PcoI/PcoR,该系统影响生防菌2P24生物膜的形成以及其在小麦根围的定殖能力,从而影响2P24的生防能力。本文利用遗传学方法进一步研究了2P24中QS系统的调控途径。【方法】将QS系统信号合成基因pcoI的转录报告质粒p970Gm-pcoIp转入gacA基因突变菌株PM201中,再利用Tn5转座子对该菌株进行随机突变,筛选影响pcoI基因表达的调控因子。【结果】根据菌落颜色的变化筛选到2株突变菌株。Tn5插入位点和基因序列分析表明这2个突变体中Tn5破坏了同一个基因mvaT;设计引物利用PCR方法从2P24基因组中获得mvaT基因及其同源基因mvaV。转录融合报告实验表明:与野生菌株2P24相比,mvaT及mvaV突变体中pcoI基因的表达和N-乙酰高丝氨酸内酯的产量显著提高;HPLC试验表明mvaT和mvaV基因影响抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚的合成。细菌双杂交试验证实,MvaT蛋白和MvaV蛋白在体内发生自身互作,这两个蛋白也可相互作用。【结论】以上结果表明mvaT和mvaV参与调控生防假单胞菌2P24的PcoI/PcoR群体感应系统,并可能影响其生防功能基因的表达。

嫁接对西瓜根际微生物种群数量及群落结构的影响

分别采用微生物培养的方法、16SrDNA PCR-RFLP方法和phlD基因PCR-RFLP方法研究了嫁接对西瓜根际微生物种群数量、细菌群落结构及拮抗菌(2,4-DAPG产生菌)群落结构的影响。结果表明:①嫁接西瓜根际细菌和真菌数量有所提高,而放线菌数量则有所减少。②嫁接西瓜与自根西瓜具有1个相同的主要根际细菌基因型;不同砧木嫁接的西瓜与自根西瓜也分别具有不同基因型的细菌。③嫁接西瓜具有与自根西瓜不同的主要根际拮抗菌基因型。

荧光假单胞菌对湿地松幼林生长量的影响

将荧光假单胞菌Q2-87和1M1-96两菌株施用于1 a生、2 a生和3 a生的湿地松幼林;一个湿地松生长高峰期后,分析自然状态下幼林的生长规律,同时进行施菌前和施菌后苗高和地径的比较。结果表明:13片自然状态下生长的幼林生长情况符合前人总结的规律;2所有施菌的湿地松幼林经过一个生长高峰期后,高增长率均未得到显著提高;3施菌的1 a生幼林地径增长率提高极显著,施菌的2 a生幼林地径增长率提高显著,而施菌的3 a生幼林地径增长率提高不显著。通过分析,认为施菌的3 a生湿地松的地径增长率未提高不显著,原因是该龄期的湿地松对2,4-DAPG已经不敏感。因此,本文的结论是荧光假单胞菌Q2-87和1M1-96通过其产生的2,4-DAPG主要作用于低龄(2 a生以下)的湿地松,并导致其产生类似于生长素作用产生的促生效应,从而使湿地松地径明显地增长。