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杀线虫芽孢杆菌B16(Bacillus nematocida B16)是在云南森林土壤中分离得到的一株具有杀线虫活性的芽孢杆菌新种。前期研究发现:B16利用挥发性物质来引诱线虫将其吞食,然后定殖在线虫肠道内,分泌蛋白酶水解线虫肠道上皮组织,破坏线虫肠道结构与功能最终导致线虫死亡。在B16侵染的过程中,该细菌产生的芽孢是其完成侵染的重要结构。当以B16的营养细胞侵染线虫时,线虫的死亡率极低,而当以该细菌的芽孢进行生测时,大部分测试线虫快速死亡。那么B16芽孢的生成与线虫之间存在着怎样的联系?B16对线虫的侵染是偶然发生的,还是存在着必然的联系?细菌B16是否能够感知到线虫的存在并做出相应的应对措施?目前仍然不清楚。本研究选取杀线虫芽孢杆菌B16、Caenorhibditis elegans为研究对象,研究细菌B16是如何感知信号物质并进一步调节相应基因表达的,从而揭示线虫诱导细菌B16产生芽孢的分子机制。本研究的主要结果有:1.线虫诱导的B16在18 h开始形成芽孢,对照组在24 h开始形成芽孢;在32h时,两者的芽孢形成数目差异最大,实验组的芽孢数目是对照组的66.8倍。2.利用SPME-GC-MS气-质联用仪检测出线虫感知到B16存在时所释放出的信号物质分别为2,6-二-4-苯酚(2,6-Bis(1,1-dimethylethyl)-4-(1-oxopropyl)phenol)、吗啉(Morpholine)、十一酸丙酯(Undecanoic acid propyl ester)。经过纯品验证试验发现吗啉诱导的B16在18 h开始形成芽孢,对照组在24 h开始形成芽孢,苯酚和十一酸丙酯不诱导B16提前形成芽孢。3.转录组分析结果如下,对照组32 h和对照组18 h相比,B16的27个芽孢形成相关基因表达量明显上调,差异倍数在2倍以上。实验组18 h和对照组18 h相比,B16的9个芽孢形成相关基因表达量明显上调,基因表达量差异倍数在2倍以上;实验组32 h和对照组32 h相比,B16的9个芽孢形成相关基因表达量明显上调,表达量差异倍数在2倍以上。实验组18 h和对照组18 h相比,B16的磷酸酶基因spo0E下调了2倍以上;实验组32 h和对照组32 h相比,B16的磷酸酶基因rapA也下调了2倍以上。利用qPCR验证线虫诱导18 h、32 h和吗啉诱导18 h、24 h的B16内spo0E、rapA基因的表达量。结果显示,与对照相比,线虫诱导B16 32 h时,spo0E、rapA基因的表达量分别下调58.33倍、47.64倍;吗啉诱导B16 24 h时,spo0E、rapA基因的表达量分别下调9.32倍、2.72倍。4.构建了spo0E、rapA基因分别在B16中高效表达的spo0E-B16同源过表达菌株、rapA-B16同源过表达菌株,经过实时荧光定量PCR技术验证,结果显示,与原B16菌株相比,spo0E基因在spo0E-B16过表达菌株中表达量提高了102倍,rapA基因在rapA-B16过表达菌株中表达量提高了28.554倍。通过芽孢形成能力测试试验发现过表达菌株丧失了产生芽孢的能力,且用吗啉和线虫诱导过表达菌株,过表达菌株也未能形成芽孢。综合上述研究结果,可以得出线虫诱导B16形成芽孢的分子机制为:B16通过识别到线虫释放的吗啉分子感知到线虫的存在,吗啉能够进入到B16胞内,抑制了spo0E、rapA基因表达,促进B16提前形成芽孢。