根瘤菌群體感應系統(tǒng)中l(wèi)uxI-luxR類基因調控網(wǎng)絡的研究.pdf

1、群體感應是指細菌通過向周圍環(huán)境中釋放可自由擴散的小分子量的自體誘導物來監(jiān)測自身細胞濃度及周圍其它細菌數(shù)量變化，調控下游特定基因的表達及相關生理活動的一種行為。不同的群體感應系統(tǒng)之間都有一定的聯(lián)系，它們之間有著十分復雜的調控網(wǎng)絡，進而引起物種之間的多樣性。目前，在很多根瘤菌中都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了群體感應系統(tǒng)，其中研究的十分透徹的是豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum bv.viciae），由于它同時包含四個群體感應系統(tǒng)（ci

2、n, rai, rhi和tra），因此具有相對復雜的調控網(wǎng)絡。但對菜豆根瘤菌Rhizobium etli CFN42的群體感應系統(tǒng)尚未有詳細的報道。
　　本文主要以菜豆根瘤菌（Rhizobium etli CFN42）作為研究對象，通過查閱MicrobesOnline數(shù)據(jù)庫，以及對R.etli CFN42基因組序列進行詳細的比對，發(fā)現(xiàn)R.etliCFN42菌株中至少含有3種luxI家族同源的AHL類自體誘導物合成酶基因，它們分別被

3、命名為cinI, raiI和traI;同時還包括4種luxR家族同源的調控基因，它們分別被命名為cinR, raiR, traR1和traR2。通過與pRA302質粒進行融合，構建Pluxl-lacZ和PluxR-lacZ的啟動子翻譯融合表達質粒，將這些重組質粒電轉化到野生型菌株及l(fā)uxI/luxR缺失株中，質粒上報告基因lacZ表達的強弱直接反映出該基因啟動子被激活的強度。研究發(fā)現(xiàn)，cinI的表達嚴格依賴cinR的調控，raiI的表達

4、嚴格依賴raiR的調控，traI表達嚴格依賴traR1traR2的調控。
　　將cinI, raiI和traI全基因片段分別克隆到具有Ptac啟動子的表達質粒pYC12上，電擊轉化到DH5αλpir中，實現(xiàn)cinI, raiI和traI的超表達，產生的CinI，RaiI和TraI合成酶，它們會合成大量的自體誘導物AHLs。
　　在cinI, raiI, traI基因缺失株中，分別電轉化導入翻譯融合質粒PcinI-lacZ,

5、PratI-lacZ和PtraI-lacZ。在培養(yǎng)過程中，分別加入構建在DH5αλpir中三種LuxI類蛋白表達產生的AHLs進行誘導表達。發(fā)現(xiàn)CinI產生的AHLs可以誘導所有翻譯融合重組質粒中報告基因lacZ的表達。
　　將cinR, raiR和traR1 traR2全基因片段分別克隆到具有Ptac啟動子的表達質粒pYC12上，電擊轉化至R.etli相關缺失株中，完成cinR, raiR和traR1traR2基因的功能回補。培

6、養(yǎng)過程中，分別加入構建在DH5αλpir中三種LuxI類蛋白表達產生的AHLs誘導luxI-lacZ的表達。研究發(fā)現(xiàn)，猜測只有CinI產生的AHLs能夠與CinR、RaiR和TraR1TraR2三種調控蛋白結合誘導cinI-lacZ, raiI-lacZ和traI-lacZ表達，而RaiI產生的AHLs只能與RaiR調控蛋白結合誘導raiI-lacZ的表達，同樣TraI產生的AHLs也只能與TraR1TraR2調控蛋白結合誘導traI-

7、lacZ的表達。
　　總而言之，R.etli CFN42群體感應系統(tǒng)中cin系統(tǒng)處于rai系統(tǒng)和tra系統(tǒng)的頂端，cinR是組成型表達。在自體誘導物合成酶基因缺失誘導的情況下，cinI仍有一定的本底水平表達，猜測R.etli CFN42中cinR調控cinI表達可能不依賴于CinI產生的AHLs，對于這個結論尚需更進一步的研究才能確認。
　　本文還研究了糖類對中慢生華癸根瘤菌（Mesorhizobium huakuaii）A