细菌群体感应机制与动植物病原菌的致病力

N 酰基高丝氨酸内酯 (AHLs)作为信号分子介导的细菌群体感应机制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AHLs降解酶和AHLs类似物的特性 ,干扰和破坏病原菌的AHLs 群体感应机制 ,将为利用现代生物技术防治此类细菌病害开辟了一条全新的途径     

近岸海洋细菌的群体感应与生物膜形成关系

检测分离获得的43株海洋细菌的群体感应信号分子及生物膜形成能力,评估细菌群体感应信号分子与生物膜形成能力之间的关系.结果显示,高丝氨酸内酯类化合物活性菌株(10株)中90%的菌株(9株)有很强的生物膜形成能力,且10株中的7株(70%)所形成的生物膜存在明显的细胞团.具有AI-2活性的菌株中67%的菌株具有较强的生物膜形成能力.结果中具有AHLs活性的菌株往往形成强的生物膜,并常能形成较大的细胞团.许多不能产生群体感应信号分子的菌株也具有较强的生物膜形成能力,可见对于环境细菌,群体感应信号分子的存在特别是AHLs的存在,趋向于是细菌生物膜形成的充分非必要条件.     

杀虫防菌Bt工程菌的构建

N-乙酰高丝氨酸内酯（N-acyl-homoserine lactones,AHLs）是革兰氏阴性细菌胞间通讯的信号分子,能够调控许多植物病原菌的致病基因的表达,但如果内酯酶将其水解,则会影响病原菌的致病活性,植物就不会染病。苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）,作为生物杀虫剂已有多年使用的历史,本研究通过生物技术手段成功地构建了携带信号分子AHL水解酶基因的穿梭载体pHTss10304,并转入到具有Bt中,构建成工程菌Bt24、工程菌Bt33、工程菌Bt34和工程菌Bt36。通过设计,实现了Bt工程菌的多功能改造,为BT工程菌的应用提供了更为广阔的空间,为生物防治菌的开发现有菌剂提供了新的思路。     

AHLs类信号分子对IFFAS工艺影响研究

通过在传统载体基料(聚乙烯)中添加聚季铵盐-10改善载体的亲水性和亲电性,以促进微生物在载体表面的生长,并通过向反应器中添加N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)类信号分子改良生物膜特性以及微生物结构.实验结果表明,相比于传统载体,改性载体表面生物膜增长速率较快,生物膜生长稳定后载体表面生物膜量较高,且在AHLs作用下改性载体表面生物膜含有较多的蛋白质和多糖.实验运行阶段,投加载体反应器的COD去除效果优于活性污泥反应器;投加改性载体和AHLs的反应器的氨氮和总氮去除效果最优,去除率分别能够达到94.8%和65.3%,且各运行阶段出水水质明显优于其他反应器.微生物群落分析表明,AHLs能够明显提高反应器中与群体感应密切相关的反硝化菌Zoogloea的相对丰度.     

SPE前处理-UHPLC-MS/MS测定MBR中两种 N-酰基高丝氨酸内酯

选用N-己基高丝氨酸内酯(C6-HSL)和N-辛基高丝氨酸内酯(C8-HSL)两种酰基高丝氨酸内酯类(AHLs)为代表物,建立了固相萃取(SPE)-超高效液相色谱串联三重四级杆质谱(UHPLC-MS/MS)分析膜生物反应器(MBR)活性污泥中AHLs的方法.研究结果表明C6-HSL和C8-HSL在1～200μg/L内有良好的线性关系(R2 0.998),方法的检出限为0.100μg/L,定量限为1.000μg/L,在3个浓度水平下的平均加标回收率为80.69%～83.75%,相对标准偏差(RSD)为4.71%～7.25%.方法精确度高、重复性好、基质效应弱,适用于MBR活性污泥中痕量AHLs的测定.     

一株具有群体感应的膜污染层优势菌分离鉴定

利用膜生物反应器(MBR)对模拟生活污水进行处理,随着反应器的运行,系统膜污染不断加剧,膜通量逐渐下降,运行15 d后已无法维持膜通量的稳定状态.从MBR膜污染层分离得到37株优势菌株,以紫色杆菌Chromobacterium violaceum 026为报告菌,其中1株菌能够产生短链酰基化高丝氨酸内脂(AHLs)群体感应信号分子.经薄层层析(TLC)和高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)检测进一步表明该菌株所产生的信号分子为C4-HSL,经16S r DNA测序比对,初步鉴定为Aeromonas hydrophila.     

蜡质芽孢杆菌酰基高丝氨酸内酯酶基因的克隆及序列分析

利用pMD18-T克隆载体从蜡质芽孢杆菌菌株T—HW3中克隆了酰基高丝氨酸内酯酶基因（AHL—lactonase，aiiA）。测序结果表明，该基因（GenBank登录号为DQ000643）由753个碱基组成，编码含有250个氨基酸残基的蛋白质。该蛋白质的推测的分子量为28kDa，等电点为4．235左右。核苷酸序列的BLAST分析结果表明，与之同源性较高的基因均为蜡质芽孢杆菌组aiiA基因（86％-99％）。     

发菜伴生细菌的分离鉴定及其对发菜生理代谢的影响

为了探究发菜(Nostocflagelliforme)伴生菌对其生理代谢的影响,进一步了解发菜的生长体系以及发菜与伴生菌的相互作用,本文采用平板划线法从发菜固体培养基上分离出11株伴生菌,利用高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(LC-q To F-MS)鉴定伴生菌产生的N-酰基高丝氨酸内酯类分子(AHLs)种类．通过质谱图可知微杆菌属(Microbacteriumsp.)ABNF-1产生C12-HSL,根瘤菌属(Rhizobiumsp.)ABNF-4产生C6-HSL、C10-HSL、C12-HSL,戈登氏菌属(Gordoniasp.)ABNF-9产生C6-HSL、C10-HSL,假单胞菌属(Pseudomonasbalearicasp.)ABNF-10产生C10-HSL、C12-HSL．对发菜AHLs产生菌共培养的代谢产物分析表明,主成分分析(PCA-X)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)的评分都呈现明显的离散现象,表明共培养组的代谢产物发生了变化,发菜的脂肪酸代谢和碳代谢发生了显著变化．通过外源添加AHLs发现,当群体感应信号分子AHLs浓度为5μmol/L以上时,AHLs能...     

细菌和真菌群体感应研究进展

群体感应(QS)最初是指一种细菌细胞之间的通讯系统,即细菌通过产生和释放扩散性信号分子来感知细菌群体密的变化,引起特定基因表达,进而协调群体行为以适应环境变化。大量研究表明,群体感应系统控制细菌多种生理行为,如生物膜的形成、毒素基因的表达、生物发光等。近年的研究表明,真菌中也存在类似于细菌群体感应信号分子的调节分子,该调节分子介导着真菌某些生理行为的调节,如菌相转化、霉菌毒素产生、孢子形成等生理行为。本文从细菌群体感应信号分子和群体感应系统的分类及不同真菌中群体感应现象等方面对近年来群体感应的研究进展进行综述,并探讨霉菌群体感应在霉菌毒素研究中的应用。     

群体感应信号分子免疫调控数学模型的渐近分析

细菌能够分泌一种或多种化学物质来控制其毒性因子的表达,这种生理行为称为群体感应(Quorumsensing,QS),而其分泌的化学物质称为群体感应信号分子。群体感应信号分子能够感知和判断菌群密度及周围环境变化,使得细菌在感染机体时不易被免疫系统识别,同时群体感应信号分子对免疫系统还具有免疫调控功能。据此建立了一类数学模型描述群体感应信号分子的免疫调控机理,分析了模型平衡点的存在性及其渐近稳定性,并运用Matcont研究了模型可能的分岔现象。
     

群体感应信号分子免疫调控数学模型的渐近分析

细菌能够分泌一种或多种化学物质来控制其毒性因子的表达,这种生理行为称为群体感应(Quorum sensing,QS),而其分泌的化学物质称为群体感应信号分子。群体感应信号分子能够感知和判断菌群密度及周围环境变化,使得细菌在感染机体时不易被免疫系统识别,同时群体感应信号分子对免疫系统还具有免疫调控功能。据此建立了一类数学模型描述群体感应信号分子的免疫调控机理,分析了模型平衡点的存在性及其渐近稳定性,并运用Matcont研究了模型可能的分岔现象。     

具有AHL降解能力的海洋微生物的筛选与鉴定

以紫色视杆菌Chromobacterium violaceum 026为报告菌株,以己酰基高丝氨酸内酯作为菌株生长的唯一碳源及能源,通过富集培养、分离纯化,从西南印度洋海泥中筛选得到2株菌S2和S3。检测结果表明,S2、S3可能具有胞内AHL降解酶活性。形态鉴定和16S rDNA序列分析表明,2株菌均为芽孢杆菌属。系统发育分析表明,菌株S2、S3与Bacillus amyloliquefaciens的亲缘关系最近。     

菌群感应AHLs分子对小鼠肠道菌群多样性影响的分析

目的 探讨菌群感应信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactones,AHLs)对小鼠肠道微生物菌群构成的影响,为感染状态下肠道微生态的紊乱补充理论依据。方法 3-oxo-C10-HSL分子经腹腔注射小鼠后,于24 h分别在小鼠十二指肠及空回肠部位用拭子涂抹法取样,并通过Illumina Hiseq 2500高通量测序平台对样品16S rDNA测序,并进行微生物菌群分类构成及多样性分析。结果 在实验小鼠肠道内共检出22个细菌门,109个细菌属;对照组和3-oxo-C10-HSL处理组小鼠肠道不同部位菌群均以厚壁菌门(>50%)和变形菌门(>20%)为主,但两组在属水平菌群构成有明显差异,对照组优势菌属依次为葡萄球菌、埃希氏-志贺菌、乳球菌、假单胞菌、肠球菌,3-oxo-C10-HSL处理组优势菌属主要为肠球菌、埃希氏-志贺菌、葡萄球菌;多样性和丰度分析提示3-oxo-C10-HSL处理组肠道菌群多样性均有提高,大肠埃希菌属等主要优势菌丰度显著上升,而且空回肠部位的菌落丰度最高。结论 AHLs对小鼠肠道菌群构成影响较小,而对菌群内部某些特定类群结构变化影响较明显。     

铜绿假单胞菌铁与群体感应系统的调节

目的分析总结铜绿假单胞菌铁调节机理及其与群体感应系统之间的调节关系。方法汇总实验室有关铁调节和群体感应系统的研究结果,并结合相关文献资料进行分析总结。结果铜绿假单胞菌可以通过多种途径吸收利用不同来源或状态的铁源,在各种铁吸收途径中以铁载体介导途径尤为重要。Fur蛋白作为调节中心,与小RNA和ECF sigma因子共同对铁平衡进行精巧调节,而铁调节和群体感应系统相互影响,共同调节着相关基因的表达。结论铜绿假单胞菌中铁和群体感应系统协同作用,形成一个复杂的全局性网络,调节菌体毒性因子的表达等多种生理过程,影响着细菌感染的进程。     

AHLs及其结构类似物对蓝藻紫外防护剂生物合成的影响

MAAs和Scytonemins是蓝藻细胞中的紫外防护剂,与蓝藻细胞的强抗逆性形成和水华爆发密切相关.研究了AHLs及结构类似物对水华蓝藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)FABHE905和集胞藻(Synechocystis sp.)FACHB898 MAAs和Scytonemin合成的影响.结果表明:AHLs能有效促进两种蓝藻MAAs及Scytonemin的生物合成,并且这种促进作用与其含有的内酯环有关.通过干扰AHLs物质内酯环相关的信号传递,影响蓝藻细胞紫外防护剂合成和抗逆性形成,可以为寻找新的抑藻方法提供新的思路.     

生物膜和生物膜形成菌的研究

细菌生物膜是一个复杂的微生物群落,生物膜巾除了水和细菌以外,还含有细菌分泌的胞外聚合物、吸附的营养物质、代谢产物及DNA等细菌裂解产物.介绍细菌生物膜的形成过程,并综述了近年来医学领域以几种成膜力强的条件致病菌为研究对象,从基因水平上证实了细菌细胞表面结构鞭毛、纤毛、胞外聚合物和群体感应信号分子等细胞因子对生物膜形成的影响.     

群体感应系统的合成生物学研究进展

群体感应系统通过释放到环境中的信号分子来进行交流,进而协调群体行为,因其结构简单、机理清晰而广泛应用于合成生物学的研究.简要介绍合成生物学的概念,着重阐述基于群体感应系统的合成生物学研究及其在细胞浓度控制、生物被膜信号通路和生物化工领域的应用.最后,探讨群体感应系统研究的不足,并做进一步展望.     

大白菜软腐病发生原因及其防治方法

大白菜软腐病是大白菜细菌性病害中最严重的一种,作者简要介绍了我国大白菜软腐病的病原菌、病害特征以及对病害的防治方法。利用现代基因技术手段人为的操纵细菌群体感应系统,将会成为提高植物抗病性的新方法、新途径。     

双组分系统RaxH/RaxR与RavA/RavR的共进化关系

本研究对细菌中的两个双组分系统(RaxH/RaxR与RavA/RavR)之间及其自身两个蛋白之间是否具有共进化特征进行了分析,发现其存在高度的共进化关系,预示它们之间在信号传导中可能处于某一传导途径的不同节点.通过遗传分析发现,RaxH/RaxR在转录水平上调控ravA/ravR的表达,应位于RavA/RavR信号传递的上游.由于RaxH/RaxR可能感应和传导群体信号,而RavA/RavR又调控细胞第二信使c-di-GMP的代谢,所以此双组分级联系统可能在细菌群体行为中扮演重要的角色.     

结核分枝杆菌H37Rv高丝氨酸激酶基因的克隆、表达及酶学性质分析

采用PCR方法克隆到结核分枝杆菌H37Rv的高丝氨酸激酶基因thrB,将其连接到pET-28a( )表达载体中,在大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中经丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导得到高效表达.用Ni·NTA His·Bind亲和层析柱对表达的活性重组蛋白进行了分离纯化,并对其酶学性质进行了研究.结果表明:重组结核分枝杆菌高丝氨酸激酶能以L-高丝氨酸和ATP为底物催化L-高丝氨酸生成O-磷酰-L-高丝氨酸,该酶的比活力为2.946 U/mg,对底物L-高丝氨酸和ATP的米氏常数分别为2.303 1 mmol/L和2.342 9 mmol/L.