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多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)是一类在农业生产领域具有广阔应用前景的PGPR菌株,具有防病及促生作用。本实验室从健康黄瓜根际土壤中筛选到了一株多粘类芽孢杆菌SQR-21,已有的研究表明SQR-21能抑制土传植物病原菌尖孢镰刀菌的生长,利用SQR-21制成的生物有机肥对土传黄瓜、西瓜枯萎病具有很好的防控效果。本文检测了多粘类芽孢杆菌SQR-21的拮抗物质及促生物质,研究了SQR-21在黄瓜根际的定殖情况,构建了SQR-21基因组fosmid文库,筛选并分析了fusaricidin基因簇及启动子区域,研究了不同长度的启动子在E. coli及SQR-21中的转录活性,对SQR-21进行了全基因组测序并进行了基因组分析。获得了以下结果：1.通过平板对峙实验发现多粘类芽孢杆菌SQR-21对土传黄瓜枯萎病病原菌尖孢镰刀菌的生长有较强的抑制作用,能形成明显的抑菌圈。MALDI-TOF分析表明SQR-21能产生四种分子量的fusaricidin,即fusaricidin A、B、C与D.SQR-21也能产生吲哚乙酸及植酸酶。2.通过电转化将携带有绿色荧光蛋白基因(gfp)的质粒pHAPⅡ转入SQR-21中,成功得到SQR-21-gfp菌株,其菌落在荧光显微镜下可观察到绿色荧光。通过水培实验证实SQR-21-gfp可在黄瓜根系的伸长区表面定殖并形成生物膜。土培实验中,SQR-21-gfp菌株4d后在黄瓜根的伸长区形成可观察的生物膜,且在根尖及黄瓜根系交界处也能发现少量的SQR-21-gfp,这表明SQR-21-gfp菌株优先定殖于黄瓜根伸长区而在根尖定殖较少。3.构建了多粘类芽孢杆菌SQR-21基因组的fosmid文库,包含3000个转化子,覆盖率超过99.9%。通过已报道的fusaricidin基因簇的序列,在fusA、fusB、fusC、fusF中选取了四个保守片段作为探针,通过菌落杂交及显影,共筛选到23个阳性克隆。通过PCR验证,去除16个假阳性,最后得到7个阳性克隆,分别为4G1、5G8、16A10、22B10、25A8、32H12、35G11。对这7个阳性克隆进行了末端测序,结果发现三个fosmid完整插入了fusaricidin的基因簇。Fusaricidin的基因簇全长约32kb,包含8个ORF。4.通过5’端步移构建了五个不同长度的fusaricidin基因簇的启动子片段,以gfp为报告基因检测了这五个启动子片段在E. coli Top10及SQR-21中的转录水平,通过软件预测了转录起始位点及-10区及-35区的位置。结果表明在Top10及SQR-21中,相同启动子片段呈现出了不同的转录强度。5.通过pull-down的方法筛选fusaricidin基因簇的转录调控因子,虽然得到一个与已知转录因子大小差不多的蛋白条带,但是通过切胶测序并没有找到与转录调控相关的蛋白,表明还需要进一步的研究。6.测定了SQR-21的基因组序列,最终得到了SQR-21完整的基因组序列。SQR-21的全基因组是一环形染色体,无质粒存在,全长5828436bp,共编码5057个阅读框,G+C含量为45.6%,含有13个16S/23S/5S rRNA操纵子及111个tRNA.通过Island finder的预测,SQR-21共包含25个基因岛,其中有些是SQR-21菌株所特有的。经序列分析发现,SQR-21全基因组6.1%的序列与拮抗物质合成有关,并在基因组发现了纤维素降解、IAA合成、植物根际定殖相关的基因和一个新的PKS-NRPS杂合的拮抗物质合成基因簇。