荧光假单胞菌2P24中gidA基因对PcoI/PcoR群体感应系统的影响

【目的】荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)2P24中PcoI/PcoR群体感应系统是调控生物膜形成与植物根部定殖能力的重要元件,同时该系统也受到多种上游因子的调控。利用遗传学方法研究P.fluorescens 2P24中gidA基因对群体感应系统的调控作用。【方法】将群体感应信号合成基因pcoI的转录报告质粒p970km-pcoIp转入菌株2P24和gidA基因突变体中以检测gidA对pcoI基因表达的影响,并利用报告菌Agrobacterium tumefaciens NTL4(pZLR4)测定菌株2P24及其衍生菌的信号N-乙酰高丝氨酸内酯(AHL)产量。【结果】gidA基因突变后pcoI基因的转录表达和AHL产量与野生型2P24相比显著降低。gidA基因突变体的游动能力没有受到明显的影响,但生物膜的形成显著低于野生型和互补菌株。小麦根部定殖实验表明,温室条件下gidA突变菌株在灭菌土和自然土中对小麦根尖和根围的定殖量较野生型和互补菌显著减少。此外,突变gidA基因并不影响菌株在LB培养基中的生长,但以葡萄糖、蔗糖、果糖、甘油、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、木糖或山梨醇为唯一碳源时,gidA突变体的生长受到明显的抑制。【结论】GidA对假单胞菌2P24中的PcoI/PcoR群体感应系统、生物膜形成、定殖和碳源利用具有显著的正调控作用。     

群体感应信号分子降解基因对铜绿假单胞菌毒力和生物膜形成的影响

来源于苏云金芽孢杆菌的aiiA基因克隆至Pseudomonas/E. coli穿梭载体并转入铜绿假单胞菌PAO1菌株, Western杂交显示AiiA蛋白在PAO1中正确表达. IPTG诱导9和21 h后分别取样检测两种信号分子的含量, 表达aiiA基因的菌株信号分子被完全降解; 检测重要的毒力因子弹性蛋白酶和绿脓菌素, 表达aiiA基因的菌株中毒力因子的含量明显少于野生型对照和空载体对照; 与运动性相关的丛集运动测定也表明, aiiA基因影响了细菌的丛集运动. 进一步通过液体和固体表面形成生物膜的差异以及对生物膜结构的扫描电子显微镜观察, aiiA基因的表达对铜绿假单胞菌生物膜的形成有重要影响.     

铜绿假单胞菌中群体感应系统研究进展

群体感应系统(Quorum-sensing system,QS)是一个依赖于细胞数量的基因调控系统。系统中的自诱导物(Autoinducer或AI)随细胞的数量增加而变化,当细胞数达到一定数量时,系统中的自诱导物达到一定的域值时可以与一类转录调节蛋白结合,开始诱导或抑制数量众多的基因表达,使细菌表现多细胞特性的群体行为。同时,群体感应系统受到许多外界环境因素的影响,其调节途径是一个极其复杂的级联过程。此外,以群体感应系统为药物靶点来筛选新型抗菌药物越来越受到人们的重视。结合作者本人的工作及铜绿假单胞菌中群体感应系统的最新研究进展,对该系统在铜绿假单胞菌中的作用及其调控途径进行分析、探讨和总结。     

群体感应对铜绿假单胞菌生物被膜形成的调控

生物被膜是一种与浮游细胞相对应的生长方式,由细菌和自身分泌的包外基质组成。铜绿假单胞菌是研究这一生长方式的模式生物。在过去十年,对铜绿假单胞菌生物被膜的研究已取得显著进展。群体感应(QS)的细胞沟通机制在铜绿假单胞菌生物被膜形成中发挥着重要作用。介绍生物被膜的特点,并重点讨论了QS和生物被膜之间的关系。     

荧光假单胞菌2P24中PcoI-PcoR群体感应系统的自体反馈调控

荧光假单胞菌2P24的PcoI-PcoR 群体感应(QS)系统信号合成基因pcoI的表达受多种因子的调控, 其中GacS-GacA双因子调控系统在转录水平正调控信号合成基因pcoI的表达。为进一步研究QS系统调控因子, 将2P24基因组文库转入gacA缺失的pcoI基因转录报告菌株PM203 (pcoI-lacZ, gacA-), 筛选可提高pcoI表达的基因。结果表明粘粒pP32-24可显著提高pcoI转录水平, 亚克隆实验证明其中的功能基因为pcoI; 外源添加标准信号分子3-氧-己酰高丝氨酸内酯(3-oxo-C8-HSL)同样可显著提高pcoI基因的表达, 表明pcoI基因的表达对自身有正调控作用。同时构建了QS系统的另外一个组分pcoR基因的缺失突变体, pcoR基因缺失后pcoI的表达和N-乙酰高丝氨酸内酯信号分子(AHL)的产量明显低于野生菌株及其互补菌株, 并显著降低该菌株的生物膜(Biofilm)形成能力。这些结果表明菌株2P24的PcoI-PcoR QS系统中, 信号合成基因pcoI的表达受自体反馈调控, pcoR基因参与pcoI基因表达的调控以及生物膜的形成。     

铜绿假单胞菌pcr2基因功能的研究

Ⅲ型分泌系统(type Ⅲ secretion system,TTSS)是铜绿假单胞菌的重要致病因子,pcr2基因位于TTSS基因簇中popN操纵子的第三位,有关该基因的具体功能研究还是空白。首先,本研究采用定点诱变方法构建pcr2-突变体,发现TTSS表达和分泌ExoS和ExoT蛋白的能力显著下降,在HeLa细胞感染实验中,ExoS和ExoT蛋白注入细胞的数量明显低于野生型菌株。其次,我们采用细菌双杂交系统研究了Pcr2蛋白与其它蛋白结合的可能性,发现Pcr2蛋白与PscB蛋白一起能够结合PopN蛋白,同时Western blot实验发现Pcr2蛋白能够调控PopN蛋白的分泌。最后,实验发现Pcr2蛋白本身也能够分泌到细胞外,可能与TTSS分泌器的早期形成过程有关。     

香茅醛对铜绿假单胞菌PAO1群体感应的抑制活性研究

多种植物精油及其活性成分被证明具有群体感应(quorum sensing,QS)抑制活性,可以通过抑制病原菌的QS系统,减弱甚至消除其毒性和致病性.探究香茅醛对铜绿假单胞菌PAO1 QS系统的抑制活性,研究香茅醛对QS调控的毒力基因和毒力因子的影响,对揭示香茅醛的作用机制有一定科学意义.改变香茅醛处理PAO1细胞的浓度...     

细菌群体感应参与铜绿假单胞菌胞内聚羟基脂肪酸酯合成的调控

群体感应是细菌根据细胞密度变化调控基因表达的一种调节机制。铜绿假单胞菌中QS系统由lasI和rhlI合成的信号分子3OC12-HSL和C4-HSL以及各自的受体蛋白LasR、RhlR组成,它们以级联方式调控多个基因表达。【目的】研究细菌群体感应(QS)对聚羟基脂肪酸酯合成的调控。【方法】利用铜绿假单胞菌PAO1及其QS突变株为材料通过气相色谱、荧光定量PCR在生理和分子水平上研究QS对聚羟基脂肪酸酯合成的调控。【结果】QS信号分子合成抑制剂阿奇霉素处理铜绿假单胞菌PAO1和QS突变株导致胞内PHA积累量显著减少;铜绿假单胞菌PAO1中C4-HSL合成酶基因rhlI缺失突变株PAO210胞内PHA积累量与野生型无差别;而3OC12-HSL合成酶基因lasI缺失突变株PAO55、3OC12-HSL受体合成酶基因lasR缺失突变株PAO56以及lasI/lasR双缺失突变株PAO57胞内PHA含量与野生型相比明显减少;lasI和lasR的突变株体内PHA合成酶基因phaC1的表达量显著降低,信号分子3OC12-HSL回补实验使phaC1的表达量可恢复到野生株水平,但只可部分恢复lasI缺失导致的胞内PHA合成。【结论】由此推测,铜绿假单胞菌群体感应系统中lasI/lasR系统参与胞内聚羟基脂肪酸酯合成的调控。     

荧光假单胞菌的条件致病性

作者从血、尿标本中分离出12株荧光假单胞菌,在研究生物学性状的基础上探讨了本菌的条件致病性问题,结果显示,凡能使机体免疫力下降的各种原因均可导致本菌感染。治疗本菌感染,必须进行药敏试验,选择有效的抗生素。     

铜绿假单胞菌cntRLMN操纵子介导锌离子摄取的功能鉴定

【目的】本研究以铜绿假单胞菌PAO1 (Pseudomonas aeruginosa PAO1,菌种编号ATCC15692)为对象,研究cntRLMN在锌离子摄取中的功能。【方法】在ΔznuBC的基础上,以同源重组的方法构建了cntRLMN的各种突变菌株,通过质粒接合转移的方法构建其互补菌株及lacZ转录融合报告菌株,运用β-半乳糖苷酶酶活检测研究了Zur蛋白对cntRLMN的转录调控,凝胶阻滞实验(EMSA)检验Zur蛋白与cnt启动子及cnt启动子的突变片段的体外结合,并进一步通过生长曲线分析对cntRLMN中cntR、cntL、cntN等基因的锌离子摄取功能进行了分析和鉴定。最终,通过构建大蜡螟幼虫的侵染模型来研究cntRLMN对铜绿假单胞菌毒力发挥的影响。【结果】lacZ转录融合的酶活分析显示cntRLMN受Zur蛋白的负调控,其表达以Zur蛋白依赖的方式受锌离子饥饿的诱导;EMSA实验的结果显示cntRLMN的启动子可以与His-Zur结合形成DNA-蛋白质复合体,结合位点为GCGTTATAGTATATCAT;生长曲线和大蜡螟幼虫侵染实验的分析结果显示ZnuBC和CntRLMN的功能存在互补性,仅znuBC和cntRLMN双缺失突变时菌株在限锌培养条件下的生长和对大蜡螟幼虫的毒性才受到显著抑制,说明CntRLMN代表另一种独立的锌离子摄取系统。【结论】cntRLMN是受Zur直接负调控的另一种独立的铜绿假单胞菌锌离子摄取系统,对铜绿假单胞菌毒力的发挥起重要作用。     

荧光假单胞菌2P24中opgGH基因影响抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚的产生

【目的】抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-diacetylphloroglucinol,2,4-DAPG)是生防菌株荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens) 2P24防治植物病害的关键因子,然而对2,4-DAPG生物合成的调控通路并未完全解析。【方法】前期利用Tn5随机突变的方法获得一株对棉花立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)拮抗能力完全丧失的突变菌株W3,本研究利用基因互补等方法研究该突变体中被破坏的基因对菌株2P24分泌2,4-DAPG和其他生防相关性状的影响。【结果】Tn5插入位点及其序列分析表明突变菌株W3中Tn5破坏了opgG基因。鉴于opgG和opgH基因组成操纵子,利用同源重组技术构建了opgGH内缺失突变菌株。与野生菌株2P24相比,opgGH突变菌株中2,4-DAPG的产量显著降低。对其他生防相关性状的检测发现,突变opgGH基因并不影响群体感应系统(quorum sensing,QS)信号分子的产生、氢氰酸的产生以及生物膜的形成,但可抑制菌株2P24的游动性。转录融合实验进一步表明opgGH基因并不调控gacA基因及其调控...     

铜绿假单胞菌生物被膜组成及其受群体感应系统和c-di-GMP调控的研究进展

作为人类条件性感染的前三大病原菌之一的铜绿假单胞菌,是一种革兰氏阴性细菌,对免疫功能低下和囊性纤维化患者可以造成严重和持续性感染。造成这种持续感染的原因主要是由于细菌接收外界信号后,在自身调控网络的协同作用下,会依附于固体表面,并产生胞外多糖、基质蛋白和胞外DNA等大分子物质形成高度结构化的膜状复合物将自身包裹形成生物被膜群体结构。生物被膜可以有效帮助细菌定殖、提高细菌对抗菌物质和宿主免疫反应的抵抗能力、促进群落细菌的细胞-细胞之间的信号交流等,是临床治疗中病原菌慢性感染和反复感染最重要的原因之一。本篇综述重点介绍了铜绿假单胞菌生物被膜的各组成成分及其在生物被膜形成中的重要功能,并进一步阐述了群体感应系统(las、rhl、pqs与iqs)和c-di-GMP对铜绿假单胞菌生物被膜形成的调控作用。通过本篇综述可以更清晰地了解细菌生物被膜形成和调控的过程,为开发新的治疗生物被膜感染策略提供帮助。     

顺反式肉桂醛对肉源隆德假单胞菌生物被膜和致腐性的抑制作用

【目的】为比较反式和顺式肉桂醛对肉源假单胞菌生物被膜和致腐性的影响。【方法】通过平板计数测定两种肉桂醛对隆德假单胞菌的最小抑菌浓度(MIC),结晶紫法、珠涡流法、激光共聚焦显微镜观察、福林法等检测亚抑菌浓度肉桂醛处理下隆德假单胞菌生物被膜形成、运动性和胞外酶活性变化。荧光定量RT-PCR检测肉桂醛对隆德假单胞菌粘附lapA、鞭毛fliC、蛋白酶aprX和脂肪酶lip基因表达量的影响。【结果】反式和顺式肉桂醛对隆德假单胞菌的MIC分别为200μg/mL和225μg/mL,1/8 MIC、1/4MIC、1/2MIC亚抑菌浓度肉桂醛显著降低隆德假单胞菌生物被膜结晶紫和粘附性,其中1/2MIC反式和顺式肉桂醛处理下被膜分别减少60.27%和52.05%,菌体粘附降低56.35%和61.10%。亚抑菌浓度肉桂醛显著减少被膜厚度,反式肉桂醛还能显著杀灭被膜菌。且肉桂醛能显著抑制菌体的泳动性,反式肉桂醛对生物被膜和泳动性的抑制效果更强。肉桂醛还能抑制隆德假单胞菌蛋白酶和脂肪酶活性,其中1/2MIC反式和顺式肉桂醛处理下菌体蛋白酶分别减少61.90%和76.19%,脂肪酶降低40.17%和47.01%。且发现肉桂醛显著降低lapA、fliC、aprX和lip表达量,其中1/2MIC反式和顺式肉桂醛分别降低4个基因表达量至对照组的0.05–0.16和0.02–0.12倍。【结论】两种亚抑菌浓度肉桂醛异构体显著抑制隆德假单胞菌生物被膜和致腐性,其中反式肉桂醛对生物被膜抑制较强,而顺式肉桂醛更有效地降低致腐酶活性,其与肉桂醛下调相应基因表达密切相关。     

不同碳源对生防荧光假单胞菌2P24产抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚的影响

【目的】包括碳源代谢等不同环境因子可调控生防菌株生防相关因子表达,进而影响其防病效果。荧光假单胞菌2P24可防治多种植物病原真菌、细菌引起的土传病害,抗生素2,4-二乙酰基间苯三酚(2,4-diacetylphoroglucinol,2,4-DAPG)是其主要生防因子之一。本文利用平板对峙法及遗传学方法研究不同碳源对菌株2P24产生2,4-DAPG的影响及相关的调控途径。【方法】利用平板对峙法检测了菌株2P24在添加葡萄糖、果糖和蔗糖等碳源的土豆浸液培养基中对棉花立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的拮抗能力及菌株2P24中影响2,4-DAPG产生的相关基因的表达。另外,利用Tn5转座子对含有2,4-DAPG合成基因phl A报告质粒p970Gm-phl Ap的野生型菌株2P24进行随机突变,在果糖土豆浸液培养基中筛选提高phl A基因表达的突变菌株。【结果】平板对峙实验表明,菌株2P24以葡萄糖为碳源时其抑菌活性最强,蔗糖次之,而以果糖等为碳源时菌株2P24无抑菌活性;转录融合实验进一步表明葡萄糖可促进phl A基因的表达,果糖则不影响phl A基因的表达。在果糖土豆浸液培养基中,转座子随机突变实验获得了5株可明显提高phl A基因表达的突变菌株。Tn5插入位点和序列分析显示其中一个突变体是Tn5破坏了che B基因。转录检测表明与野生菌株相比,che B突变体中phl A基因的表达和2,4-DAPG的前体物质间苯三酚(phloroglucinol,PG)产量都显著提高。游动性实验发现突变che B基因可显著降低该菌株的游动性。【结论】上述结果表明菌株2P24中不同碳源在转录水平上可影响phl A基因的表达,进而影响2,4-DAPG产生。遗传学结果也显示,che B基因参与调控2,4-DAPG生物合成过程。     

荧光假单胞菌防治果蔬病害的研究进展

病原微生物侵染引起的果蔬病害日趋严重,现阶段果蔬病害的防治措施主要依赖化学防治,但长期大量施用合成农药的弊端如化学残留、环境污染、抗药性病原菌株出现等日益凸显。近年来,生物防治由于其安全性及高效、经济、环保等优点,成为研究热点。荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)分布广泛,施用方便,许多菌株能有效抑制多种病原微生物,成为最具应用价值的一类生防菌和根际促生菌。本文综述了荧光假单胞菌控制果蔬病害的生防效果、主要作用机制(直接寄生作用、营养物质和空间位点竞争、次生抗性代谢物、诱导宿主系统抗性)以及菌剂混配、物理方法、化学处理、分子技术在提高荧光假单胞菌生防效力等方面的研究进展,为荧光假单胞菌在生物防治领域的进一步开发利用提供一定的基础资料。     

Alga-lytic activity of Pseudomonas fluorescens against the red tide causing marine alga Heterosigma akashiwo (Raphidophyceae)

A bacterial strain, HAK-13, exhibited strongest activity against Heterosigma akashiwo and was capable of controlling this bloom forming phytoplankton. Based on 16S rDNA sequences and biochemical and morphological characteristics, the strain HAK-13 was determined to be Pseudomonas fluorescens on the basis of 99.9% similarity with reference strains in the DNA databases. The growth of H. akashiwo was strongly suppressed by HAK-13 in all growth phases, with the strongest alga-lytic activity noted against harmful bloom-forming species in the exponential stage (6–22 days). Host range tests showed that HAK-13 also significantly inhibited the growth of Alexandrium tamarense and Cochlodinium polykrikoides but could not destroy Gymnodinium catenatum. P. fluorescens HAK-13 indirectly attacked H. akashiwo by alga-lytic substances that might be located at the compartment of cytoplasmic membrane of the bacterium at a level of 45.86 units/mg of specific activity. The results indicated that P. fluorescens HAK-13 caused cell lysis and death of H. akashiwo, A. tamarense, and C. polykrikoides dramatically and Prorocentrum dentatum slightly. Therefore, P. fluorescens HAK-13 has potential for use as a selective biocontrol of harmful algal blooms.     

荧光假单胞菌CLW17菌株pqqE和GDH基因的功能

[背景]磷是植物生长所必需的大量元素,但绝大多数不能被植物吸收利用。然而溶磷微生物能够分泌有机酸来溶解土壤中难溶性磷,提高土壤中磷的利用率,促进植物生长,提高作物的产量和品质。[目的]探究高效解磷荧光假单胞菌CLW17菌株的pqqE和GDH基因的生理学功能。[方法]利用生物在线软件对2个基因编码蛋白进行生物信息学分析。利用同源重组技术分别获得pqqE和GDH基因缺失突变株(CLW17ΔpqqE,CLW17ΔGDH),并使用接合转移的方式获得回补菌株(ΔpqqE/pqqE,ΔGDH/GDH)。分别采用NBRIP培养基、钼锑抗比色法及高压液相色谱法(HPLC)对野生型、突变株及互补株的溶磷及产有机酸能力进行检测。[结果]pqqE和GDH基因编码氨基酸数目分别为390和803,均无信号肽。pqqE无跨膜结构域,而GDH预测有5个跨膜结构域。pqqE和GDH基因是CLW17菌株的溶磷相关基因,2个基因的缺失均使该菌株的溶磷能力显著下降,而回补株可以恢复溶磷能力。CLW17野生株能分泌多种有机酸,其中葡萄糖酸(gluconic acid,GA)含量最多,其次是乙酸;但敲除株产有机酸的能力明显降低...     

Development of cost-effective medium for the large-scale production of a mosquito pupicidal metabolite from Pseudomonas fluorescens Migula

Although Bacillus thuringiensis and Bacillus sphaericus are being used extensively for mosquito control, the recent reports of development of resistance in insects against them prompted many workers to search for new microbial agents or their metabolites for mosquito control. This has resulted in the isolation of a new bacterial isolate Pseudomonas fluorescens Migula which is known to be toxic against larval and pupal stages of mosquitos and could be considered for further development as a biocontrol agent. But the large-scale production of this bacterium is expensive because the high cost of the medium restricts this bacterium is used in mosquito control programs. In this study, we attempted to develop a cost-effective medium, based on inexpensive, locally available raw material Soya bean (Glycine max) by using 100-L bioreactor. Biomass and pupicidal metabolite production were satisfactory after P. fluorescens was produced on both media. Results showed that the Biomass in dry weight of Soya medium was 12.7 g/L and GPS medium (conventional medium) was 11.23 g/L. The maximum pupicidal metabolite production in Soya medium was (LC50 0.24 μL/mL) and in GPS medium was (LC50 0.44 μL/mL).     

The hierarchy quorum sensing network in Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa causes severe and persistent infections in immune compromised individuals and cystic fibrosis sufferers. The infection is hard to eradicate as P. aeruginosa has developed strong resistance to most conventional antibiotics. The problem is further compounded by the ability of the pathogen to form biofilm matrix, which provides bacterial cells a protected environment withstanding various stresses including antibiotics. Quorum sensing (QS), a cell density-based intercellular communication system, which plays a key role in regulation of the bacterial virulence and biofilm formation, could be a promising target for developing new strategies against P. aeruginosa infection. The QS network of P. aeruginosa is organized in a multi-layered hierarchy consisting of at least four interconnected signaling mechanisms. Evidence is accumulating that the QS regulatory network not only responds to bacterial population changes but also could react to environmental stress cues. This plasticity should be taken into consideration during exploration and development of anti-QS therapeutics.     

铜绿假单胞菌群体感应信号分子PQS的功能多样性研究进展

铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种革兰氏阴性条件致病菌,可对免疫功能低下或损伤的患者造成持续性感染。铜绿假单胞菌能成功感染离不开其自身产生的毒力因子,而这些毒力因子大多数都受群体感应系统(quorum sensing,QS)调控。铜绿假单胞菌有4个QS系统,分别为las系统、rhl系统、pqs系统和iqs系统。2-庚基-3-羟基-4-喹诺酮(Pseudomonas quinolone signal,PQS)作为铜绿假单胞菌pqs系统的信号分子,不仅能够调控许多毒力因子的表达,也能够影响一些微生物和宿主的多种生理过程。本文总结了PQS多种生物学功能,如介导QS系统、调控生物被膜形成、介导外膜囊泡产生及铁摄取、调节宿主免疫活性、介导细胞毒性作用,以及提供种群保护等。本文旨在突出铜绿假单胞菌PQS的功能多样性,并为PQS新功能研究和抗菌药物的研发提供指导。