N-酰基高丝氨酸内酯调控植物生长发育的研究进展

植物与细菌之间存在着复杂的相互作用关系。N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是革兰氏阴性细菌进行胞间通讯的信号分子,也是介导植物与细菌互作的重要信号分子,在调控植物生长发育方面起着重要作用。本文对近年来的相关研究进展作一综述,这将有助于全面了解植物与细菌间的信息交流机制,并对实际农业生产具有指导意义。     

食源假单胞菌群体感应信号分子的研究

从市售鲜鱼中分离的3株革兰氏阴性菌,经16S rDNA鉴定为假单胞菌属,该菌是一种导致食品腐败的重要腐败细菌。N-酰基-高丝氨酸内酯(AHLs)是革兰氏阴性菌群体感应(QS)系统中一类重要的信号分子,以密度依赖的方式调控某些生理性状的表达。利用AHLs检测菌株对3株假单胞菌进行检测发现,均产生AHLs类信号分子,且FML05-1和FML05-2至少产生两种AHLs,主要的信号分子是N-3-氧代-辛酰基-高丝氨酸内酯(N- 3-oxo-C_8-HSL)。同时对菌株FML05-2在生长过程中所产生的AHLs的活性变化进行研究,发现AHLs活性在菌体生长至12h时达到最大。首次对食源假单胞菌所产生的AHLs进行了研究,为以干扰腐败细菌群体感应为靶点的食品防腐保鲜策略提供研究基础。     

细菌信号分子N-酰基高丝氨酸内酯调控植物抗性的研究进展

自然界中植物与细菌长期共存,共同进化,二者之间形成由不同信号分子介导的复杂的相互作用网络。N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是革兰氏阴性细菌胞间通讯的信号分子,可被植物感知,并能调控植物多种生理行为,包括植物的天然免疫、生长发育、耐逆性等。本文综述近年来的相关研究进展,有助于全面了解植物与细菌间的信息交流机制,并对农业生产提供理论指导。     

内生菌Pseudomonas sp. G5 phzIR基因的克隆与表达

假单胞菌菌株G5是分离自香菜(Coriandrum sativumL.)茎内的一株内生菌,经BIOLOG系统分析其底物利用图谱,初步鉴定为桔黄假单胞菌Pseudomonas aurantiaca。大量研究已表明许多革兰氏阴性细菌应用群体感应系统,通过感应扩散性小信号分子―乙酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactones,AHLs),以种群密度依赖的方式调控基因表达,控制植物相关细菌的多种表型。本研究组合应用AHLs检测菌株Chromobacterium violaceum CV026和薄层层析分析,初步检测出菌株G5可产生几种可检测水平的AHLs信号分子,其中以N-hexanoyl-homoserine lactone(C6-HSL,HHL)为主,迁移率Rf值为0.4。进一步克隆和测序了该菌株中由PhzI和PhzR组成的群体感应quorumsensing系统的编码基因phzIR,并在大肠杆菌中异源表达了AHLs信号分子合成酶基因phzI。序列和系统进化分析表明它们与假单胞菌属其他的phzIR基因有高度同源性和进化上的保守性。     

细菌群体感应信号分子——酰基高丝氨酸内酯的检测

革兰氏阴性菌根据信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的浓度可以监测周围环境中自身或其他细菌的数量变化,当信号分子达到一定浓度阈值时,能启动相关基因的表达来适应环境的变化,这一调控系统被称为细菌的群体感应(quorumsensing,QS)系统。快速简便而有效地检测细菌是否以及产生何种信号分子成为深入研究和了解细菌群体感应的重要手段。现对信号分子AHLs敏感的用于检测不同的信号分子AHLs的微生物传感菌进行综述,并对其检测能力进行了讨论。     

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。     

信息素——细菌相互交流的物质基础

信息素是细菌分泌到体外的一些物质,这些物质能被同种菌的其它个体所接受,并引起它们产生某一种特殊反应,比如一个特定的行为或生长过程,微小的量就能起作用［’］。信息素有M＄基一L－一高丝氨酸内酯（N-acyl-L-homoserinelactones,即AHLs）、丁酸内酯、氨基酸、肽链、低分子量的脂类等多种类型,本文将重点讨论AHLs信息素系统。1AHLs调控系统AHLs首先是在发光细菌中发现的,目前在许多革兰氏阴性菌中均有报道。AHLs由LuxI族蛋白诱导产生,然后通过细胞膜扩散至胞外,并在培养基中积累。如果AHLs在细胞外积累到一定的浓度,…     

细菌群体感应LuxR solos蛋白研究进展

N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-L-homoserine lactones,AHLs)信号分子介导的群体感应(quorum sensing,QS)是一种普遍的革兰氏阴性细菌信息交流方式。AHL-QS系统包括Lux I型AHLs合成酶和LuxR型受体蛋白。然而,部分革兰氏阴性菌缺失1个或多个LuxI型AHLs合成酶,仅有未配对的LuxR型受体蛋白,该LuxR型受体蛋白称为LuxR solo或Orphan蛋白。LuxR solos蛋白在细菌窃听、种间和种内的信号交流中起重要作用,为群体感应研究领域的热点。本文主要综述细菌LuxR solos蛋白的发现、基本概念、蛋白结构及类型,阐述感应AHLs和非AHLs信号分子的重要LuxR solos蛋白及功能,并对群体感应LuxR solos蛋白的研究前景和意义进行了展望。     

碳源及温度对食源假单胞菌群体感应信号分子产生的影响

许多革兰氏阴性菌通过产生N-酰基-高丝氨酸内酯（AHLs）类信号分子来调控某些性状的表达,即群体感应（quorum sensing）。假单胞菌是一种导致食品腐败的重要腐败细菌,也产生AHLs。本文研究了不同温度及碳源对食源假单胞菌AHLs产生的影响。结果表明,该假单胞菌在25℃条件下,产生两种AHL信号分子,而在4℃条件下,所产生的短链AHL分子消失,主要产生长链AHL分子。而且在不同碳源（葡萄糖,果糖,木糖,麦芽糖等）的培养基中生长,所产生的AHLs分子种类也不同。同时发现当pH>7.5时,AHLs的稳定性下降。由此得出,在不同的环境条件(碳源及温度)下假单胞菌所产生的AHLs种类不同。为进一步研究群体感应现象在食品腐败中的作用以及开发基于干扰腐败菌群体感应的新型食品防腐技术提供研究基础。     

植物伴生细菌数量应答系统的研究进展*

N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)作为信号分子介导的细菌数量应答系统参与许多生物学功能的调节,当侵染动植物寄主组织的病原菌繁殖到一定量时,细菌本身产生的AHLs积累到临界浓度,AHLs与胞内特异受体结合,启动致病因子的表达。利用AIRs降解酶和AHLs类似物的特性,干扰和破坏病原菌的AHLs数量应答系统,将为利用现代生物技术防治细菌病害开辟了一条全新的途径。     

3-羰基辛酰基高丝氨酸内酯诱导拟南芥根细胞Ca~（2＋）内流

N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是革兰氏阴性细菌群体感应系统（QS）中的胞间通讯信号分子。近年的研究表明AHLs可以调控植物生长发育及防卫反应,但其调控机制尚不清楚。本研究以拟南芥为材料,采用3-羰基辛酰基高丝氨酸内酯（3OC8-HSL）处理转水母发光蛋白基因的拟南芥幼根细胞,利用冷光仪检测3OC8-HSL对拟南芥根细胞中胞质游离Ca2＋浓度（[Ca2＋]cyt）变化的影响,同时采用Ca2＋专一性螯合剂EGTA和Ca2＋通道抑制剂预处理转基因拟南芥根细胞,用全细胞膜片钳技术分析3OC8-HSL诱导拟南芥根细胞中[Ca2＋]cyt升高的Ca2＋来源。结果表明,3OC8-HSL可诱导拟南芥根细胞中[Ca2＋]cyt瞬时升高。这种诱导效应可被EGTA、异搏定（verapamil）、LaCl3所抑制,但LiCl预处理对这种诱导效应无影响。膜片钳分析结果显示,3OC8-HSL可激活质膜Ca2＋通道,增加胞外Ca2＋内流。说明细菌AHLs可诱导植物Ca2＋信号产生,且这种Ca2＋信号主要源于胞外Ca2＋内流,暗示Ca2＋信使系统参与植物对细菌QS信号的响应。     

GCR1和GCR2在N-酰基高丝氨酸内酯调节拟南芥根生长中的作用

N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）是革兰氏阴性细菌群体感应的信号分子。培养基中添加1μmol·L-13OC6-HSL和10μmol·L-13OC8-HSL可显著促进野生型拟南芥主根生长,但拟南芥G蛋白偶联受体GCR1和GCR2基因缺失突变体gcr1-1和gcr2-2对AHLs处理不敏感;实时荧光定量PCR分析显示,这2种AHLs的处理可以使拟南芥GCR1和GCR2基因表达量上调2～4倍。结果表明,G蛋白偶联受体GCR1和GCR2可能参与植物感应细菌信号进而做出根生长响应的信号转导。     

群体感应信号分子及其抑制剂快速检测方法的建立

细菌能自发产生、释放一些特定的信号分子,并能感知其浓度变化,调节微生物的群体行为,这一调控系统称为群体感应。细菌群体感应参与包括人类、动植物病原菌致病力在内的多种生物学功能的调节,群体感应抑制剂成为抗感染药物开发的靶点。利用紫色色杆菌(Chromobacterium violaceum)和根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)作为指示菌,建立检测高丝氨酸内酯(AHLs)及其抑制剂的简便方法。结果表明,通过平板交叉划线接种,使用指示菌能够有效地检测AHLs,并且通过薄层层析(TLC)与细菌生物感应器相结合的方法可以快速、方便地鉴定AHLs的种类;通过双层平板法观察指示菌色素产生情况,能够有效地检测群体感应信号分子AHLs抑制剂,且该方法简单易行。     

凡纳滨对虾源不动杆菌群体感应信号分子分离鉴定及其调控

【目的】鉴定凡纳滨对虾源不动杆菌(Acinetobacter spp.M1)分泌的N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)类型,探究细菌生长阶段及环境因素对其分泌信号分子的影响。【方法】报告菌株平板法检测M1的AHLs的活性;采用报告平板与薄层层析(TLC)相结合法对M1分泌的AHLs类型进行鉴定。【结果】菌株M1分泌N-3-氧代-己酰基-高丝氨酸内酯和N-3-氧代-辛酰基-高丝氨酸内酯两种信号分子。在适宜条件下AHLs活性随着培养时间的延长先升高后降低,在对数末期(30 h)达到最大。弱酸和弱碱环境能够降低M1分泌AHLs的能力,p H 7.0是M1分泌AHLs的最适p H。较高浓度的Na Cl促进了个体M1分泌AHLs的能力,但是Na Cl浓度对M1总体分泌AHLs没有显著的影响。菌株M1分泌AHLs的最佳温度为30°C,温度过高或过低都会影响其分泌。【结论】菌株M1主要产生N-3-氧代-己酰基-高丝氨酸内酯和N-3-氧代-辛酰基-高丝氨酸内酯两种类型信号分子。M1的QS系统受菌体密度和环境因素的双重调控。     

不动杆菌属中aidE基因编码高丝氨酸内酯酶

群体感应(Quorum sensing,QS)是细菌在进化过程中形成的依赖于群体密度的细菌间交流方式。许多革兰氏阴性细菌以N-酰基高丝氨酸内酯(AHL)为信号分子,感应自身群体密度并调控致病基因表达。因此,淬灭AHLs信号分子可防治此类细菌引起的植物病害。本实验室前期已筛选得到了一株具有AHLs信号降解能力的不动杆菌菌株Acinetobacter sp.77,本研究通过基因组文库筛选,自菌株77中克隆得到具有AHLs降解活性的基因aidE。该基因编码268个氨基酸。序列一致性比较发现aidE的氨基酸序列与吉伦伯不动杆菌Acinetobacter gyllenbergii CIP110306中β-内酰胺酶一致性高达95%,但与已知的AHLs降解酶序列一致性较低,最高为缓黄分支杆菌Mycobacterium lentiflavum中AHL内酯酶Att M/Aii B家族蛋白(CQD23908.1),一致性仅为33%。通过高压液相色谱(HPLC)分析Aid E蛋白处理N-己酰基高丝氨酸内酯(C6-HSL)的反应产物,证明aidE为AHL内酯酶。序列比对研究发现,aidE基因在不动杆菌属中并不保守,其在菌株77基因组中的上下游的基因排列存在菌株水平的特异性,且aidE基因下游存在疑似IS插入序列,上述证据表明aidE基因有可能是通过水平转移进入Acinetobacter sp.77基因组中,或其在基因组中的位置发生过重排。表达aidE的软腐果胶杆菌Z3-3中完全检测不到AHLs信号产生,且致病力明显降低。综上所述,aidE为新发现的AHL内酯酶。在防治依赖QS系统表达致病性的细菌病害中具有应用潜力。     

肠杆菌科细菌群体感应系统的研究进展

细菌能够感受种群密度的变化,并通过调节自身某些基因的表达来作出应答,这种细菌种间和种内的沟通方式被称为群体感应(QS)。肠杆菌科细菌大多是食源性致病菌或食品腐败菌,且研究证明毒力因子的调控表达和食品的腐败变质均与QS密切相关。本文中,笔者综述了肠杆菌科成员中5种信号分子介导的群体感应系统,包括N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)介导的Ⅰ型QS系统、由自诱导物2(AI-2)介导的Ⅱ型QS系统、AI-3/肾上腺素/去甲肾上腺素介导的Ⅲ型QS系统、一种线型五肽(NNWNN) QS因子EDF(extracellular death factor)短肽介导的QS系统和吲哚介导的QS系统,并对其在毒力基因和食品腐败变质的调控机制中的研究进行了介绍。     

植物病原细菌毒性调控网络的研究进展

植物病原细菌通过复杂和精细的全局性调控网络来协调多个层面的毒性决定因子。在不同的植物病原细菌中,这些全局性的毒性调控网络控制着细菌的侵染策略、存活以及在面临寄主植物防卫系统的互作环境中实现成功侵染的病程。本文详细分析了植物病原细菌4个重要属(假单胞菌属、果胶杆菌属、黄单胞菌属和雷尔氏菌属)的模式病原菌主要的毒性调控系统,包括群体感应系统、双组分调控系统、转录激活调控子以及转录后、翻译后的调控机制。在此基础上,重点评价了一些模式菌株全局性毒性调控机制的异同点,总结了一些最新的研究进展,并绘制了精细的网络调控图。这些分析表明,虽然一些相同的调控系统控制着病原菌的毒性,但是在不同种以及种下的亚种或者致病变种中这些调控机制功能各异,对于病原菌全毒性的贡献也存在着明显的差异。     

仿刺参“腐皮综合症”病灶处优势菌的分离鉴定及AHLs信号分子的检测

仿刺参"腐皮综合症"是一种由细菌引起的高传染性、高死亡率疾病.为了研究仿刺参"腐皮综合症"病灶处优势菌以及其是否存在N-酰基高丝氨酸内酯类化合物(AHLs)介导的群体感应系统,本文从患病仿刺参病灶处分离纯化出7株优势菌,生理生化指标测定和16S rDNA序列分析表明:菌株C6属Tenacibaculum属,菌株4属于腐败希瓦菌群(Shewanella putrefaciens group),菌株TB属于弧菌属(Vibrio),菌株BP2、BP3、BP4及BP6属于假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas).采用AHLs的高效检测菌株根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens KYC55)对优势菌的AHLs活性进行检测,其中菌株C6、4、TB、BP3及BP4存在以AHLs为信号分子的群体感应系统,菌株BP2与BP6则无AHLs活性;不同细菌AHLs活性不同,AHLs活性从高到低顺序为4＞TB＞BP4＞BP3＞C6.     

细菌群体感应及其信号分子介导的植物-细菌跨界信息交流

细菌利用群体感应(Quorum sensing,QS)系统进行细胞间的通讯联系,进而参与调控细菌多种生物学功能。近年的研究表明,细菌QS信号分子也可以被细菌的真核植物宿主感应,从而介导植物-细菌的跨界信息交流。本文综述细菌QS及其介导的植物-细菌信息交流的最新研究进展,以期为通过操纵细菌QS达到提高植物病害防治效果提供理论基础和指导。     

土壤中群体感应淬灭细菌的原位分离与筛选

【背景】许多革兰氏阴性细菌通常以N-酰基高丝氨酸内酯(N-acylhomoserine lactones,AHLs)作为群体感应主要的信号分子。【目的】从土壤中筛选和鉴定新型群体感应淬灭细菌。【方法】通过"垫圈法"从土壤中原位培养分离细菌,采用琼脂条法、报告菌平板法及β-半乳糖苷酶活性测定筛选群体感应淬灭细菌,根据16S rRNA基因序列同源性分析确定菌株系统发育地位。【结果】从不同地区土样中原位培养共分离获得细菌502株。以根癌土壤杆菌Agrobacterium tumefaciens NTL4 (pZLR4)作为报告菌,最终得到11株具有较强降解AHLs能力的细菌,包括假单胞菌5株、不动杆菌4株、变形杆菌和莱茵海默氏菌各1株。大部分细菌可完全降解N-3-羰基十二酰基高丝氨酸内酯(3OC12-HSL),部分细菌对N-(3-氧代己酰)高丝氨酸内酯(3OC6-HSL)和N-3-氧代辛酰高丝氨酸内酯(3OC8-HSL)具有一定降解活性。【结论】Proteus和Rheinheimera可降解AHLs,为今后防治依赖群体感应的植物细菌病害提供新型生防资源。