论文摘要
根瘤菌可以在豆科植物根部形成根瘤从而固定空气中的N2,这其中包括了一系列不同的信号传导过程。在许多根瘤菌中发现LuxR-LuxI类群体感应是其中重要的信号传递系统之一,它能调控根瘤菌许多生理功能例如结瘤效率,共生体的形成,胞外多糖的产生和固氮效率等。利用本实验室所构建的高效检测菌JZA1在中慢生华癸根瘤菌Mesorhizobiumhuakuii As9中检测到自体诱导物分子的存在,定量的β-半乳糖苷酶活性检测与定性的反向薄层层析检测表明该菌株可以产生较高活性的自体诱导物分子。为了研究该群体感应系统,本实验通过构建转座子文库的方法,成功地筛选到了两株不产生自体诱导物的突变株YQ1和YQ2。两突变株自体诱导物活性与野生型相比都明显降低。为了确定突变株中转座子的插入位点,运用了任意PCR（arbitrary PCR）的方法得到了转座子两端的基因序列。结果显示:突变株YQ1中转座子插入一个639bp的ORF内部,经BlastX分析,它所编码的212个氨基酸与Mesorhizobium lotiMAFF303099中AHL合成酶mrl5638同源性高达99%,将其命名为mrhI;突变株YQ2中转座子插入一个732bp的ORF之上,经BlastX分析,它与Mesorhizobium lotiMAFF303099中调节蛋白mrl5637同源性高达97%。为了研究Mesorhizobium huakuii As9中AHL合成酶基因mrhI的表达情况,PCR扩增mrhI基因的中间片断并克隆至pVIK112中,与野生型菌株的mrhI区域进行同源交换后获得了mrhI-lacZ融合表达菌株YQ3。在菌株YQ3的培养液中加入不同浓度菌株YQ0的培养物上清液,待菌体生长到对数生长期,对菌体直接进行β-半乳糖苷酶活性检测,结果显示,随着外源上清液浓度增加,lacZ的活性也随着增高,群体感应调节蛋白基因mrhI呈自体诱导的方式,只有在具有高活性AHLs的野生型菌株上清液存在时mrhI才能够被诱导表达,而mrhI突变株的上清液并不能诱导mrhI的表达。这说明mrhI的表达是受其自身合成的信号因子AHLs分子的调控。结瘤试验显示:接种根瘤菌16天后,接种野生型和接种突变株的植株根部均能观察到结瘤现象,但与野生型菌株相比,接种突变菌株的紫云英植株所结瘤的数目比野生型少。这说明突变菌株对其寄主植物紫云英的结瘤能力有一定的影响,在Mesorhizobium huakuii As9与宿主植物的共生过程中,群体感应发挥着一定的调节作用,但确切的作用机制目前尚不清晰。
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