【摘 要】
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多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）被广泛应用于生物肥料的研制,是一种植物根际促生细菌（PGPR）,具有强大的根际定殖能力及促生能力。在实验室研究过程中,分离出了一株P.polymyxa SC2的突变株SC2-M1,其在定殖与促生能力上发生了显著变化,生物膜形成能力、芽孢形成能力、抗菌物质的合成及运动性等方面均有不同程度的减弱,严重影响到P.polymyxa SC2的定殖
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多粘类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）被广泛应用于生物肥料的研制,是一种植物根际促生细菌（PGPR）,具有强大的根际定殖能力及促生能力。在实验室研究过程中,分离出了一株P.polymyxa SC2的突变株SC2-M1,其在定殖与促生能力上发生了显著变化,生物膜形成能力、芽孢形成能力、抗菌物质的合成及运动性等方面均有不同程度的减弱,严重影响到P.polymyxa SC2的定殖能力与在农业生产中的应用。在突变株SC2-M1基因组与转录组分析中,发现一个重要基因spo0A发生了点突变。为了研究spo0A基因在定殖及促生能力方面的作用,我们通过相对定量蛋白质组学比较突变株SC2-M1与回补株SC2-M1（spo0A）的蛋白质差异,探究spo0A基因参与的代谢途径,通过对spo0B基因进行敲除与超表达,探究双组份系统spo0B-spo0A在代谢途径中的调节作用。通过液相色谱-串联质谱分析（LC-MS/MS）共鉴定出2852种蛋白质,对这些蛋白质进行数据库搜索与蛋白质组学分析,分析结果共发现差异表达蛋白452种,其中显著上调的蛋白有306种,显著下调的蛋白有146种,对这些差异蛋白进行聚类分析,发现大部分差异蛋白与细胞的运动及代谢、糖类的代谢与转运等密切相关,与我们检测到的差异性状运动性的丧失、生物膜形成缺陷及芽孢形成能力的丧失等一致,除此之外还发现了71种未知功能的蛋白,这些蛋白可能参与spo0A基因调节的未发现的代谢途径中。在双组份系统spo0B-spo0A中,我们对spo0B基因进行改造,构建了spo0B敲除菌株SC2-?spo0B和超表达菌株SC2-PHY300PLK-spo0B,通过对生物膜形成能力、芽孢形成能力及细菌拮抗能力的定量分析,发现敲除菌株SC2-?spo0B中,生物膜形成能力增强,芽孢形成能力减弱,细菌拮抗能力减弱;超表达菌株SC2-PHY300PLK-spo0B中,生物膜形成能力减弱,芽孢形成能力增强,细菌拮抗能力增强。蛋白质组学的结果表明,突变株SC2-M1在形态与功能上发生变化的主要原因是spo0A基因的突变,spo0A基因是细胞内的一个全局性调控因子,调控着多条代谢通路的表达,实验中已验证其在芽孢形成、生物膜形成、运动性及抗菌物质合成途径中起着重要作用。组学数据中还发现了许多差异表达的未知功能蛋白,这些蛋白可能参与spo0A调控的代谢通路中,可能是多粘类芽孢杆菌中未发现的代谢通路,为完善多粘类芽孢杆菌中代谢通路的研究提供依据。对spo0B基因的改造结果表明,Spo0B蛋白表达量的变化影响菌株在芽孢形成、生物膜形成、细菌拮抗能力的强弱,双组份系统中spo0B基因与spo0A基因协调作用,共同调节定殖相关性状的表达。这一发现对于我们改造多粘类芽孢杆菌,使其更适于在根际定殖具有重要意义。综上所述,spo0A基因参与调控细菌定殖相关性状的代谢途径,突变株SC2-M1中spo0A基因点突变是引起功能缺陷的主要原因。蛋白质组学中共鉴定出452种表达量差异显著的蛋白,其中有70多种未知功能的蛋白,这些未知蛋白为探究spo0A基因新调控途径提供重要依据。双组份系统spo0B-spo0A中,spo0B基因与spo0A基因在调节细菌定殖能力上具有协同作用。这些结果为进一步研究多粘类芽孢杆菌提供依据,为增强多粘类芽孢杆菌根际定植能力及广泛应用于农业生产提供重要贡献。
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