中慢生型华癸根瘤菌Mesorhizobium huakuii AS9自体诱导物合成酶基因的筛选及其功能分析

细菌在高细胞密度下通过产生一类化学信号分子(autoinducer,自体诱导物)感知细胞群体密度变化,从而对基因表达进行调控,这一现象被称为群体感应(quorum sensing)。以中慢生型华癸根瘤菌Mesorhizobium huakuii AS9为出发菌株,利用转座子随机突变的方法获得了自体诱导物缺失突变株YQ1,并克隆得到了其自体诱导物合成酶基因,命名为mrhI;构建PmrhI-lacZ转录融合表达质粒pYQ1,通过同源重组的方法得到在华癸根瘤菌中mrhI-lacZ融合表达而且mrhI基因突变菌株YQ3。突变株YQ3的培养液上清不含有自体诱导物分子,通过lacZ报告基因的表达发现mrhI的表达受自体诱导物的调控,说明mrhI基因是M.huakuii AS9的群体感应体系中的自体诱导物合成酶基因。

华癸根瘤菌中自体诱导物的初步研究

群体感应 (Quorumsensing)是细菌通过产生可扩散的小分子量自体诱导物信号分子感知细胞群体密度变化 ,进行基因表达调控的生理行为。将根癌土壤杆菌 (Agrobacteriumtumefaciens)构建为超量表达群体感应调节蛋白TraR的检测菌株JZA1,试验证明该检测菌株能检测纳摩尔浓度的自体诱导物 ,利用该菌株对 3株不同华癸根瘤菌(Mesorhizobiumhuakuii)进行自体诱导物活性检测 ,发现该 3株华癸根瘤菌均能产生自体诱导物 ,其表达量与菌体密度成正相关 ,但 3株菌在相同培养条件下自体诱导物的表达量存在差异 ,结果表明自体诱导物在种内水平上存在一定的多样性 ;同时发现高pH条件能大大降低自体诱导物的稳定性 。

紫云英根瘤菌种内不同菌株群体感应信号分子差异性和交互性分析

根瘤菌可以和豆科植物共生固氮,在很多根瘤菌中群体感应系统参与了结瘤固氮等相关生理过程的调节。本研究从野外不同生境紫云英宿主根部瘤体中分离了26株根瘤菌,体外定量检测了各菌株产生自体诱导物(AI)信号分子的能力,以及不同菌株AI激活中慢生华癸根瘤菌Mh菌株AHLs合成酶基因mrh I表达的情况,发现紫云英根瘤菌种内不同菌株间存在群体感应交互性。通过导入外源Att M水解酶观察菌株AI活性的变化,应用薄层层析法定性分析不同菌株的AI结构,初步揭示了不同紫云英根瘤菌产生AI特性的差异和多样性。

中慢生型天山根瘤菌CCBAU060A自体诱导物合酶基因的筛选及其在大肠杆菌中的表达

细菌在高细胞密度下可以产生化学信号分子调控细菌相关基因的表达,这种信号分子被称为自体诱导物(Autoinducer,AI)。采用检测菌株JZA1在中慢生型天山根瘤菌CCBAU060A(Mesorhizobium tianshanenseCCBAU060A)培养上清液中检测到了高活性的自体诱导物;利用转座子随机突变的方法获得了AI缺失突变株,并克隆得到了相关的自体诱导物合酶基因;将自体诱导物合酶基因在大肠杆菌中进行表达,对大肠杆菌重组菌株进行自体诱导物检测发现,该合酶基因在大肠杆菌中能够合成四种自体诱导物分子。

糖类碳源对中慢生华癸根瘤菌群体感应基因mrhI/R表达的影响

克隆了中慢生华癸根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)的mrh I和mrh R群体感应基因的启动子区域,至Lac Z翻译融合表达质粒载体p RA302中,经β-半乳糖苷酶活性检测发现,mrh I和mrh R的表达均受mrh I基因产物(自体诱导物)的正向调控。两种PTS糖类:葡萄糖和果糖的外源添加可以显著增加细菌的生长量,但却都同时抑制了mrh I和mrh R基因的表达,暗示在中慢生华癸根瘤菌中群体感应基因的表达可能受细菌中普遍存在的碳源代谢物阻遏现象的调节。