根瘤菌与群体感应

细菌在高细胞密度下可以产生群体感应信号分子,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。酰基高丝氨酸内酯类化合物(acyl-HSLs)是在根瘤菌中广泛存在的一类自体诱导物,该群体感应系统与根瘤菌和植物的共生作用密切相关。本文概述了AHLs介导的群体感应系统的组成及调控机制和不同根瘤菌中群体感应调节对根瘤菌生理行为及共生固氮的影响。     

中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128自体诱导物合成酶基因的克隆及对生理功能的影响

[目的]从中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128中克隆自体诱导物合成酶基因,从而研究该基因在Sinorhizobium sp.1128群体感应系统中的作用.[方法]利用基因序列同源性比对以及分子克隆的方法,从中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128中克隆自体诱导物合成酶基因;利用大肠杆菌异源表达、C18反相薄层层析(TLC)的方法研究该基因的特性;通过中间片段融合的方法缺失该基因,并通过结瘤实验研究该基因对Sinorhizobium sp.1128生理功能的影响.[结果]以草木樨中华根瘤菌Sinorhizobium medicae WSM419自体诱导物合成酶基因Smed_1560序列设计引物,通过PCR扩增在Sinorhizobium sp.1128中寻找到一新的自体诱导物合成基因,命名为traI2.该基因在大肠杆菌Escherichia coli DH5α中表达后能产生两种自体诱导物分子.在Sinorhizobium sp.1128中将该基因缺失,自体诱导物活性下降;回复突变后,自体诱导物活性得到恢复,结瘤实验结果表明该基因能影响根瘤菌的结瘤效率.[结论]中华根瘤菌Sinorhizobium sp.1128群体感应系统是一个复杂的交互系统,它对结瘤的生理功能具有一定的影响.     

毛萼田菁茎瘤菌被种子浸提物诱导表达基因的筛选及其功能

摘要：【目的】选择毛萼田菁茎瘤菌ORS571为研究对象,筛选毛萼田菁茎瘤菌在菌植互作早期被宿主植物种子浸提物诱导表达的基因。【方法】采用新颖的基于抗性的活体表达筛选技术,以种子浸提物为诱导物,筛选获得能够稳定被种子浸提物诱导的突变株。通过中间片断融合报告基因的方法研究信号分子对相关基因的诱导情况。【结果】随机引物PCR产物测序及网上BLAST结果表明,被诱导表达的基因为LysE家族的成员。而且,对另外3个属根瘤菌中lysE基因的研究发现,它们都可以被相应的宿主植物种子浸提物诱导表达。此外,这四株根瘤菌的lysE突变株都表现对刀豆氨酸极为敏感。本文首次报道了lysE家族在根瘤菌中的生理功能。【结论】我们推测：LysE家族蛋白可能广泛存在于根瘤菌中,并在根瘤菌与宿主植物的早期相互作用中发挥重要作用。     

细菌中的群体感应

群体感应(quorum sensing)是细菌根据细胞密度变化进行基因表达调控的一种生理行为。具有群体感应的细菌能产生并释放一种被称为自体诱导物(autoinducer)的信号分子,它随着细胞密度增加而同步增加。当自体诱导物积累到一定浓度时会改变细菌特定基因的表达。革兰氏阳性及阴性细菌通过群体感应与周围环境进行信息交流,从而改变细菌的一系列生理活性,这些细菌的生理特性包括共生、细菌毒性、竞争、接合、抗生素的产生、运动性、孢子及生物膜的形成。这种信号传递方式可能对低等的细胞进一步进化,并形成高等的生物体有重要作用。细菌中群体感应系统的进化可能是多细胞体形成的早期阶段。     

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 ,为进一步研究群体感应调节在共生固氮上的作用提供理论及实践依据     

中华根瘤菌自体诱导物合成酶基因的筛选及其在大肠杆菌中的表达

通过携带有mariner转座子的质粒pJZ290随机插入诱变中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)建立突变子文库,并从中筛选到自体诱导物(autoinducer,AI)部分缺失突变株YW1。Arbitrary PCR扩增、DNA测序得到YW1基因组DNA中mariner转座子两端侧翼序列,经DNA序列拼接在GenBank上进行同源性分析后获得一个621bp的完整的开放阅读框(ORF),该ORF编码的酶具有206个氨基酸,与草木樨中华根瘤菌(Sinorhizobium medicae)WSM419的LuxI类自体诱导物合成酶(autoinducer synthase)TraI的同源性高达99%。因此,也将该基因命名为traⅠ。将该基因克隆到广宿主范围表达载体pYC12并在大肠杆菌Escherichia coli DH5α中成功表达,C18反相薄层层析(TLC)在阳性重组子培养上清中检测到四种自体诱导物分子,其中的两种正是AI缺失突变株YW1所缺失的AI,这些结果表明该traⅠ基因在苜蓿中华根瘤菌负责合成两种自体诱导物分子,为进一步研究其群体感应系统奠定了理论基础。