【摘 要】
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GGDEF结构域作为细菌体内c-di-GMP信号途径重要合成酶的核心位点,对细菌的生命活动具有重要的调控作用。本试验从荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)MS82全基因组序列中,选取4个含有GGDEF结构域的基因(MS82GL0000189、MS82GL002587、MS82GL005092、MS82GL004701基因,以下简称0189、2587、5092、4701基因
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GGDEF结构域作为细菌体内c-di-GMP信号途径重要合成酶的核心位点,对细菌的生命活动具有重要的调控作用。本试验从荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)MS82全基因组序列中,选取4个含有GGDEF结构域的基因(MS82GL0000189、MS82GL002587、MS82GL005092、MS82GL004701基因,以下简称0189、2587、5092、4701基因)进行敲除,得到4株含有GGDEF结构域的基因缺失突变株。进而对野生菌株和突变菌株(4株突变株和此前得到的随机突变株MT19)进行抑菌活性、生物被膜形成能力、多糖含量、运动行为等研究,探索生防菌—荧光假单胞菌中含有GGDEF结构域的基因对c-di-GMP信号通路调节细菌生命活动的功能影响,对c-di-GMP工作机制和信号网络进行补充。同时在应用研究方面,为荧光假单胞菌作为生物农药的开发和应用提供理论依据。具体研究成果如下:1)以MS82全基因组序列中含有GGDEF结构域的基因序列信息为依据,结果显示0189、2587、5092、4701基因序列的长度分别为1932bp、2082bp、2124bp、3822bp。分别扩增4个目的基因的上下游片段,通过载体构建重组质粒PEX18-0189-S17λ、PEX18-2587-S17λ、PEX18-5092-S17λ以及PEX18-4701-S17λ。通过原生质体双亲接合同源重组的方式,成功构建相应含有GGDEF结构域基因的缺失突变菌株MT0189、MT2587、MT5092以及MT4701。成功构建各目的基因相对应的重组克隆载体后和转运载体后,PCR验证和双酶切验证正确,并在NCBI中进行序列对比。经多代培养,突变株都能稳定遗传。2)采用抑菌圈法与野生菌株MS82产生的透明抑菌圈相比,突变株MT0189、MT2587、MT5092、MT4701对绿木霉的抑菌活性皆下降。其中与野生菌株MS82的抑菌活性存在明显的差异的,是对同一基因(4701基因)采用不同敲除方式构建的突变体菌株MT19和MT4701,二者的抑菌活性无明显差。各菌株的抑菌活性从高到低依次表现为MS82>MT0189>MT5092>MT2587>MT4701>MT19。3)同时,采用平板对峙法检测野生型菌株和突变型菌株对不同品种的食用菌菌丝生长是否有影响。选取了容易被致病菌——绿木霉侵染的常见5种食用菌品种:金针菇、黑木耳、平菇、杏鲍菇、白玉菇,发现对不同的食用菌品种,野生株和突变株呈现一定的抑制作用,但抑制效果皆很弱,对菌丝的生长无明显作用。表明野生菌株MS82和各突变株对以上5种食用菌安全。4)从微量板定量检测法试验结果可得,敲除含有GGDEF结构域的基因后,突变株MT0189、MT5092以及MT4701在48h时内生物膜形成能力都显著低于野生菌株MS82,而突变株MT2587每个时期的生物被膜形成能都明显高于野生菌株MS82,这与小试管法在48h时得到的覆在试管壁上的紫色环状物颜色差异程度相符。同时,综合每12h测得的数据形成的各菌株生物被膜形成速率,发现各菌株之间生物被膜的形成快慢存在差异。5)在测定各菌株生物被膜形成量的各时间段内同时检测相应的多糖含量。在12h测得的数据结果显示,野生菌株与突变菌株之间存在显著差异(p<0.05);24h时野生菌株与突变菌株之间存在极显著差异(p<0.01);36h时野生菌株与突变菌株之间无明显差异(p>0.05);48h时野生菌株MS82与突变株MT2587之间无显著差异(p>0.05),与突变株MT4701、MT19之间存在差异(p<0.05),与突变株MT0189、MT5092之间存在明显差异(p<0.01)。在对比MT4701与MT19之间的多糖情况时发现,二者仅在24h时表现出了极显著差异(p<0.01)。6)通过运动能力检测发现,突变株MT0189、MT2587、MT5092、MT4701的游泳运动、集群运动以及抽搐运动与MS82相比皆有不同程度的降低。其中游泳运动与集群运动的差异性比抽搐运动更加显著。突变株三种运动的扩散直径比野生菌株小,轨迹更淡,且个别菌株的最外圈呈不规则类圆形,与MS82菌株之间存在极显著差异(p<0.01),同时突变株MT4701与MT19之间也存在极显著差异(p<0.01)。综合以上试验结果得出,含有GGDEF结构域的基因在荧光假单胞菌MS82中c-di-GMP调控的第二信号介导细菌各项生命活动中起着关键作用,可以对其进行基因改良,作为食用菌木霉病害安全、有效的生防菌进行应用。
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