枯草芽孢杆菌生物学特性及其与稻瘟病菌互作的蛋白质组学研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yufengdetianxia
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枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是革兰氏阳性细菌研究的模式菌株,为重要的生防菌剂。本论文以枯草芽孢杆菌ATCC6051作对照,首次对新型菌株KB-1111和KB-1122进行了生物学特性、生防潜力以及与水稻稻瘟病致病菌互作的蛋白质组学研究。   形态学观察表明,菌株KB-1111和KB-1122在细胞形态、芽孢的大小、运动性、菌落褶皱和色素的生成等方面与菌株ATCC6051相似,具有枯草芽孢杆菌的典型特征。生理生化测定以及对多种碳源的利用结果显示,三个菌株大部分指标检测结果相同,只在几个方面等存在差异。   体外平板对峙抑菌试验说明,枯草芽孢杆菌ATCC6051、KB-1111和KB-1122对8种作物、果蔬代表性病害致病真菌具有明显的拮抗效果。其中,菌株KB-1122的广谱抗真菌活性优于KB-1111,而KB-1111又强于对照菌株ATCC6051,尤其是对稻瘟病(M grisea P131)和蔬菜菌核病(S sclerotiorum)显现出强烈的抑制作用,具备生防拮抗菌的优秀性能。   比较蛋白质组学分析结果表明,液体悬浮培养枯草芽孢杆菌KB-1111、KB-1122二维蛋白质组表达谱至少有11个胞内蛋白和10个胞外蛋白出现丰度差异。其中,菌株KB-1122中胁迫或逆境反应相关ATP酶、顺乌头酸水合酶和alpha淀粉酶前体在细胞内蛋白质组,以及分泌型蛋白-内切葡聚糖酶在胞外蛋白质组中的高丰度表达可能与菌株KB-1122的优势拮抗能力相关。   将对数生长期的枯草芽孢杆菌KB-1122与菌丝丰富期的稻瘟病菌P131悬浮混合共培养发现,在24小时的共培养过程中,稻瘟病菌P131茵丝体及芽管经历了致变、破裂、细胞质溢出直至菌丝体崩溃等一系列变化,枯草芽孢杆菌KB-1122表现出强烈的拮抗效应。差异显示蛋白质组学研究表明,共培养菌体蛋白质组至少有39个蛋白点丰度发生显著变化,其中33个蛋白点得到成功鉴定,包括12个上调蛋白和21个下调蛋白。根据鉴定结果分析,这些上调的蛋白质全部来源于枯草芽孢杆菌,而下调的蛋白全部属于稻瘟病菌。共培养过程中的培养液蛋白质组至少有20个蛋白点丰度发生显著变化,其中18个蛋白点得到成功鉴定。根据以上分析结果初步认为,3-磷酸甘油醛脱氢酶、丝氨酸蛋白激酶和内切葡聚糖酶在枯草芽孢杆菌KB-1122与稻瘟病菌P131相互作用的过程中可能是B.subtilis KB-1122发挥抗真菌活性的关键性蛋白。  
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