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植物根际促生菌(plantgrowth-promotingrhizobacteria,PGPRs)是一类能在植物根际存活定殖并具有促生或防控土传病害能力的有益微生物,例如Bacilusspp.,Streptomycesspp.,Pseudomonas spp.,和Burkholderia spp.等。近年来,PGPR 菌株因其环境友好、安全无毒等优点作为微生物肥料在农业生产中逐渐得到广泛的应用,在促进作物生长及防控土传病害等方面取得了良好的效果。微生物在根际的成膜和定殖受多种因素影响,包括细菌的鞭毛/运动性、趋化性、多糖和植物根系分泌物等。这些影响因素与多种信号物质参与的调控相关,包括细胞外信号,如根系分泌物中的多种菌-植互作信号物质,还有细胞自身产生的多种调控信号,如细胞自身产生的群体感应(quorum-sensing,QS)信号物质。解淀粉芽孢杆菌(Bacillus imyloliqueae)SQR9是本课题组从生长良好的黄瓜根际土中获得的一株植物根际有益菌。本文主要探究群体感应信号分子AI-2对根际促生解淀粉芽孢杆菌SQR9的成膜和运动性影响的分子机理。首先,通过基因敲除手段得到无AI-2产生的luxS基因的突变体(SQR9-ΔluxS),通过结晶紫测定生物膜方法与swimming和swarming法研究了与野生型SQR9相比较,SQR9-ΔluxS在细胞膜形成、运动性方面的变化;其次,用硫酸蒽酮滴定法测定了 SQR9-ΔluxS胞外多糖(Extracellular Polysaccharides,EPS)含量的变化;然后,用绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,GFP)对野生型、突变株和互补株标记,通过平板计数法和激光共聚焦荧光显微镜观察各菌株在黄瓜和番茄根际原位定殖情况;再者,对不同时间点的野生型和突变体SQR9-ΔluxS进行了转录组测序,通过比较测序结果中与生物膜或者运动性等相关基因的变化区别试推断出生物膜等调控路径;最后,结合其他微生物AI-2分子受体蛋白相关信息预测SQR9中AI-2分子的受体蛋白,并进行一系列验证实验,最后找出群感信号AI-2对根际促生解淀粉芽孢杆菌SQR9的成膜和运动性影响的分子机理。主要研究结果有以下几点:1.通过基因敲除手段得到无AI-2产生的SQR9-ΔluxS,并成功互补,得到互补菌株C-Δ/uxS;2.对SQR9-ΔluxS的生物膜,运动性和EPS进行测定,与野生型SQR9相比较,突变体SQR9-ΔluxS的生物膜形成显著增加,运动性明显增加,胞外多糖产生增多;3.对野生型SQR9和SQR9-ΔluxS进行GFP标记,并对SQR9-ΔluxS-gfp菌株进行互补,得到被标记的互补菌株C-ΔluxS-gfp;接标记菌株于黄瓜和番茄根际后,平板计数发现SQR9-ΔluxS-gfp接种的植株根际的菌体数目为3.05*106/g,多于SQR9-gfp(1.6*106/g)和 C-ΔluxS-gfp(1.85*106/g)接种的植株。随着外源添加 AI-2分子的浓度增多,菌体定殖数量明显减少。激光共聚焦荧光显微镜下观察菌体定殖情况基本和平板计数法一致。4.转录组数据表明,在LB培养基上,突变体SQR9-ΔluxS和野生型之间的基因表达谱差异主要表现在对数生长末期,而且这些差异基因包含与生物膜形成,鞭毛合成(运动性),糖转运蛋白等,尤其是发现AI-2对SQR9的一些次生代谢途径也具有调控作用。在M9-甘露醇培养基上的数据显示突变体SQR9-ΔluxS和野生型之间的基因表达谱差异也主要表现在对数生长末期。这些差异基因中除了与生物膜形成,鞭毛合成和次生代谢相关外,在突变体SQR9-ΔluxS中还发现大量的高表达的糖转运的基因,表达量至少都是野生型的4倍以上,这提示AI-2作为信号分子对细胞糖代谢也有重要调控作用。5.通过对已知的AI-2受体蛋白的结构和理化性质等分析,在SQR9基因组中预测了 AI-2在SQR9中的四个可能的受体蛋白基因,为后续工作奠定基础。