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群体感应(Quorum sensing,QS)是细菌根据细菌密度大小进行细胞内或细胞间信息交流,协调群体行为并调控基因表达的一种方式。QS系统可分为两种典型的类型,即革兰氏阴性细菌的Lux/LuxR型QS系统和革兰氏阳性细菌的寡肽/双组分型QS系统,分别以酰基高丝氨酸内酯(acyl-homoserine lactones,AHL)、寡肽(autoinducing peptide,AIP)为信号分子。目前认为AHL和AIP都是种特异性信号分子,可能有助于细菌进行种内交流;还有AI-2是一种“通用”信号分子,有助于细菌进行种间交流。N-酰基高丝氨酸内酯是大多数革兰氏阴性细菌群体感应系统的信号分子。这种系统调节细菌各种生理学反应和某些特定功能。在根瘤菌与宿主豆科植物成功建立共生关系的过程中,起着重要作用。
本论文通过实验室构建的mrtI-lacZ融合表达菌株来研究外源AHL对mrtI基因的诱导作用,利用该菌株对从野外分离的40株不同种属的根瘤菌进行活性检测,发现有4株根瘤菌的上清液液提取物能诱导产生mrtI基因的表达,且外源上清波量越多,mrtI表达的程度越高。TLC检测中发现这几株根瘤菌分别有1-4种AHL分子与中慢生型天山根瘤菌的AHL分子迁移率相同,推断可能是同一种自体诱导物,基因同源性比较证实这些细菌自体诱导物合成酶基因具有较高的同源性,这也解释了为什么外源AHL能对mrtI基因的表达发挥作用。
在其后的根毛吸附实验中发现,具有相似群体感应系统的根瘤菌可以通过群体感应进行分子对话,从而影响根瘤菌在宿主根际的吸附能力,从侧面说明群体感性系统在根瘤菌定殖过程中的重要性,而这些根瘤菌也能对彼此的宿主实现一定程度的侵染,这对阐明根瘤菌互接种族关系的内在机制,提高根瘤菌的应用范围提供了理论参考。同时竞争性吸附实验表明,中慢生天山根瘤菌CCBAU3306的群体感应系统对其侵染宿主具有重要意义。