茎瘤固氮根瘤菌（Azorhizobium caulinodans）ORS571产生的植物激素

茎瘤固氮根瘤基ＯＲＳ５７１菌株在离体培养条件下，能利用色氨酸合成吲哚乙酸（ＩＡＡ）。随着菌龄的老化，合成的ＩＡＡ量也增加。除ＩＡＡ外，该菌株还产生类ＧＡ物质。本研究未检出细胞分裂素（Ｃｙｔｏｋｉｎｉｎ）类物质。     

茎瘤固氮根瘤菌Azorhizobium caulinodans ORS571基因组分泌蛋白的生物信息学分析

为了获取茎瘤固氮根瘤菌(Azorhizobium caulinodans ORS571)的分泌蛋白,以便更深入地了解该菌的共生固氮作用,本研究采用SignalP、TMHMM、PSORTb、TargetP、LipoP、TatP和SecretomeP软件对该菌全部4717个蛋白序列进行分析预测。结果共识别了653个分泌蛋白,其中具有分泌型信号肽的蛋白54个,具有RR-motif型信号肽的蛋白1个,具有脂蛋白信号肽的蛋白2个和非经典分泌蛋白596个。该菌含信号肽分泌蛋白仅占全部蛋白的1.2%,低于其它固氮菌。在分泌蛋白中识别了核酸内切酶和核糖核酸酶等6个核酸酶。它们可能参与宿主植物遗传物质的降解,干扰宿主遗传代谢,进一步在宿主植物侵染过程中起到重要作用。此外还识别了超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽S-转移酶等4个抗氧化酶。它们可能参与活性氧的清除以保护固氮酶,是该菌固氮过程的重要参与者。     

Community composition and spatial variation of bacteria in the sediments of a eutrophic fresh water urban lake， East Lake， Wuhan， China北大核心CSCD

［Objective］ Sediment bacteria are the important biological factors for remediating of eutrophic environments. To enrich our understanding of the bacteria communities in eutrophic urban lake sediments for better environment protection and pollution control in urban lake eco-systems, we resolved the composition of bacteria communities and their spatial variation in the sediments of a middle-size eutrophic urban lake, East Lake. ［Methods］We used 16S rRNA gene RFLP and sequencing methods to generate the phylogeny information of the bacteria community, used principal coordinates analysis （PCoA） and canonical correspondence analysis （CCA） methods to resolve the relationship between East Lake and other lakes, and the relationship between environmental factors and the bacteria communities. ［Results］ Sediments inhabited 13 phyla and 2 unclassified clusters. PCoA further revealed that the bacteria communities in three sub-lakes of East Lake sediments were closely related to the communities in similar eutropic lake environments, and divergent from the hypereutrophic sub-lake Miao Lake, which was also found to inhabit a relative abundant amount of Thermogymnomonas-type archaea. CCA further revealed that the distribution of bacteria was closely correlated with the carbon, nitrogen and phosphate contents in the sediments. ［Conclusion］The environment factors regulated the bacteria community composition and distribution. The results of this study providereference to the research, protection and pollution control on urban lake eco-systems.     

茎瘤固氮根瘤菌ORS571中motA基因的功能分析

[目的] MotA是细菌的鞭毛马达蛋白,是跨膜质子通道的重要组成结构之一,在调控鞭毛运动中具有至关重要的作用。本研究探究了Azorhizobium caulinodans ORS571中鞭毛马达基因motA对菌株表型和植物互作的影响。[方法] 通过同源重组原理和三亲接合转移方法构建突变菌株∆motA,测定野生型与突变体在菌体生长、运动、固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力的差异。[结果] 与野生型相比,突变体菌体生长没有明显差异,但其运动能力完全丧失,固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力减弱。[结论] MotA鞭毛马达蛋白对A.caulinodans ORS571的运动、固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力均有调控作用。     

田菁茎瘤固氮根瘤菌对小麦叶组织的促生作用研究

利用GFP标记的田菁茎瘤固氮根瘤菌(Azorhizobium caulinodans ORS 571)侵染露白24h的小麦种子,分别在侵染后0、6、12、24、48、72和96h采样,利用实时荧光定量PCR方法检测小麦体内6条与促生作用相关miRNAs(miR156、miR159、miR160、miR167、miR168和miR403)的表达模式,检测其中3条miRNAs(miR159、miR167和miR168)的靶基因表达模式;以接菌8d的小麦样品做切片,利用激光共聚焦显微镜检测小麦叶部田菁茎瘤固氮根瘤菌的分布,并测定小麦的生理指标。结果显示:(1)田菁茎瘤固氮根瘤菌侵染小麦后能够在叶片边缘部位定殖。(2)小麦叶片中与促生作用相关的6条miRNAs出现了不同程度变化,在12~24h到达其峰值,随后逐渐下降,其中miR159在峰值时的表达量为初始表达量的2.88倍。(3)3条miRNAs的靶基因表达模式与相应miRNA表达模式相对应,但并不严格。(4)生理指标测定结果显示,接种田菁茎瘤固氮根瘤菌对小麦叶片产生明显的促生作用,其中叶鲜重在96h的变化与对照差异极显著。研究表明,接种的田菁茎瘤固氮根瘤菌能够到达小麦叶组织,对小麦叶片的生长产生明显的促生作用,其中miRNAs在促生过程中发挥重要作用。     

Common nodABC genes in Nod locus 1 of Azorhizobium caulinodans: Nucleotide sequence and plant-inducible expression

Summary Azorhizobium caulinodans strain ORS571 induces nitrogen-fixing nodules on roots and stem-located root primordia of Sesbania rostrata. Two essential Nod loci have been previously identified in the bacterial genome, one of which (Nod locus 1) shows weak homology with the common nodC gene of Rhizobium mehloti. Here we present the nucleotide sequence of this region and show that it contains three contiguous open reading frames (ORFA, ORFB and ORFC) that are related to the nodABC genes of Rhizobium and Bradyrhizobium species. ORFC is followed by a fourth (ORF4) and probably a fifth (ORF5) open reading frame. ORF4 may be analogous to the nod[ gene of R. leguminosarum, whereas ORF5 could be similar to the rhizobial nodF genes. Coordinated expression of this set of five genes seems likely from the sequence organization. There is no typical nod promoter consensus sequence (nod box) in the region upstream of the first gene (ORFA) and there is no nodD-like gene. LacZ fusions constructed with ORFA, ORFB, ORFC, and ORF4 showed inducible -galactosidase expression in the presence of S. rostrata seedlings as well as around stem-located root primordia. Among a series of phenolic compounds tested, the flavanone naringenin was the most efficient inducer of the expression of this ORS571 nod gene cluster.     

茎瘤固氮根瘤菌环二鸟苷酸代谢相关基因的功能鉴定

【目的】考察茎瘤固氮根瘤菌ORS571中c-di-GMP合成酶AZC-2412的编码基因缺失的突变表型,初步探究其功能机理。【方法】本实验构建基于cre-loxp重组酶系统的根瘤菌基因敲除系统,以及采用三亲接合技术构建突变株。测定野生型和突变株的生长速率、趋化能力、胞外多糖产量、生物膜形成等表型。【结果】突变株与野生型生长速率几乎相同。与野生型相比突变株由于细胞内c-di-GMP水平降低,胞外多糖、生物膜产量等均有所下降。【结论】实验表明,环二鸟苷酸合成酶AZC-2412缺失,使得c-di-GMP水平降低,对胞外多糖生成、细菌的运动能力、生物膜的形成、细胞絮凝、与植物的互作等均有调控作用。     

茎瘤固氮根瘤菌ORS571 GGDEF和EAL结构域蛋白的预测及功能研究

[目的]环二鸟苷酸c-di-GMP是细菌中广泛存在的第二信使,能够调控多种细胞功能。c-di-GMP的合成与水解分别由含有GGDEF结构域和EAL结构域的蛋白催化。本研究针对茎瘤固氮根瘤菌ORS571的GGDEF和EAL结构域相关蛋白进行基因组学分析,并对三个同时含有GGDEF和EAL结构域的蛋白（AZC_3085、AZC_3226和AZC_4658）进行功能研究。[方法]利用SMART数据库对含有GGDEF和EAL结构域的蛋白进行结构域预测。利用CLUSTALW程序对蛋白序列进行比较分析。通过同源重组的方法构建突变株,并对突变株的细胞运动能力、胞外多糖合成、生物膜形成及与豆科宿主的结瘤等表型进行测定。[结果]茎瘤固氮根瘤菌ORS571中一共存在37个GGDEF和EAL结构域蛋白。突变株△4658的运动能力较野生型有下降,但是其胞外多糖合成能力、生物膜形成能力和竞争性结瘤能力较野生型有提高。此外,实验结果表明突变株△4658的胞内c-di-GMP水平高于野生型。突变株△3085和△3226的各种表型与野生型相比没有明显差异。[结论]茎瘤固氮根瘤菌ORS571编码如此大数量的GGDEF和EAL结构域蛋白,表明c-di-GMP可能在其信号转导过程中起到非常重要的作用。同时具有GGDEF和EAL结构域的蛋白AZC_4658对茎瘤固氮根瘤菌ORS571的运动能力、胞外多糖合成、生物膜形成及与宿主的结瘤起到一定的调节作用。     

茎瘤固氮根瘤菌ORS571鞭毛马达基因fliN与fliM的功能分析

【目的】考察茎瘤固氮根瘤菌ORS571中鞭毛马达蛋白FliN、FliM的编码基因分别缺失的突变体表型,初步探究其功能机理。【方法】本研究采用同源重组和三亲本接合转移的方法构建突变体,测定野生型及突变株的生长曲线、趋化性、胞外多糖的分泌、生物膜的形成及细胞絮凝等表型。【结果】三种菌株的生长速率基本无差,与野生型菌株相比突变株鞭毛结构丧失,趋化能力、分泌的胞外多糖和生物膜形成能力均下降,但相同时间内细胞絮凝程度比野生型明显。【结论】实验表明,鞭毛基因fliN、fliM对茎瘤固氮根瘤菌ORS571鞭毛的形成、趋化运动、胞外多糖的分泌、生物膜的形成及细胞絮凝能力等均有调控作用。     

Ensifer alkalisoli YIC4027趋化受体基因的比较及相关蛋白序列分析

[目的] 田菁共生根瘤菌Ensifer alkalisoli YIC4027是从宿主植物田菁的根瘤中分离出来的一株新型高效的固氮菌。本研究对E.alkalisoli的趋化受体基因与其他研究透彻的物种进行比较以及相关蛋白分析。[方法] 利用NCBI的BLAST对E.alkalisoli趋化受体基因进行序列相似性搜索。以Pfam数据库为基础,用HMMR3对甲基化趋化受体蛋白（MCP）进行比较分析。[结果] E.alkalisoli有2个趋化基因簇,共有13个MCP,含有不同的信号传感结构。此外,这些MCPs的胞质结构域除了一个是由40个七肽重复序列组成,其余都是由36个七肽重复序列组成。[结论] 尽管E.alkalisoli的趋化受体与已被广泛研究的物种的趋化受体具有较高的相似性,但仍显示出其特性。通过基因的比对以及相关蛋白的分析,我们能够更好地理解E.alkalisoli是如何通过趋化系统来响应外界变化的。     

AI-2通过甲基化趋化受体McpU调控恶臭假单胞菌KT2440的趋化运动及生物膜形成

[背景]广泛存在于革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌中的自诱导物autoinducer-2 (AI-2)能够介导细菌种内和种间通讯,并调节细菌的多种生理过程.然而恶臭假单胞菌KT2440能否感知AI-2信号还未见报道.[目的]挖掘介导恶臭假单胞菌KT2440对AI-2趋化反应的趋化受体,检测AI-2信号通过趋化受体对恶臭假单胞...     

阿拉伯海假交替单胞菌N1230-9两个甲基受体趋化蛋白的功能鉴定

【目的】作为海洋中的特有及优势种群,假交替单胞菌(Pseudoalteromonas)普遍拥有多个甲基受体趋化蛋白(methyl-accepting chemotaxis protein, MCP),探究这些趋化受体的功能。【方法】以太平洋表层海水来源的一株阿拉伯海假交替单胞菌(Pseudoalteromonas arabiensis) N1230-9为研究对象,利用软琼脂平板法测试该菌株对23种碳源的趋化能力,继而利用同源重组策略构建2个含sCache结构域MCP编码基因(woc28264和woc27036)缺失突变体,并分析突变体对10种碳源的趋化能力。【结果】菌株N1230-9对海藻糖、麦芽糖、蔗糖、N-乙酰氨基葡萄糖、l-苹果酸、乙酸钠、丙酸钠、丙酮酸钠、柠檬酸和琥珀酸10种碳源具有趋化能力。WOC28264是l-苹果酸和蔗糖的特异性趋化受体,WOC27036则是柠檬酸和琥珀酸的特异性趋化受体。此外,WOC28264和WOC27036还均是N-乙酰氨基葡萄糖和海藻糖的趋化受体。【结论】WOC28264和WOC27036存在重叠的碳源效应物。