假交替单胞菌SCSIO11900鞭毛介导运动性在微生物被膜形成中的作用

Marine microbes are well known for their diversity, their associated with variety function in bioactive production and their adaption to the extremely marine environments. Pseudoalteromonas genus has gained increased attention for their broad distribution and adaptability to different the marine environments. Pseudoalteromonas genus is an ideal model to study biofilm of marine bacteria for they can form a great mount of biofilm and pellicle. In this study, we focused on Pesudoalteromonas sp. SCSIO11900 (11900), a gram negative bacterium isolated from the surface mucus layer of the coral at 4 m deep in the South China Sea. Basing on our previously results on 11900 biofilm, we aim to explore relationship of motility mediated by flagella and biofilm. We will study roles of flagella system in biofilm through comparing expression of flagella in both mRNA and protein level in different stages biofilm. The physiological function of flagella structure and motility mediated by flagella will be assessed through knockout and complementary study of certain genes. Moreover, function of flagella and motility in biofilm structure will be illustrated through scanning electron microscope and confocal microscopy studies.

海洋微生物种类繁多，能够适应多变的海洋环境，且能够产生多种活性物质，已经越来越受到重视。假交替单胞菌属分布广泛，且普遍能够形成微生物被膜，是研究海洋细菌微生物被膜的理想模型。本文以来源于三亚4米深的珊瑚表面的细菌假交替单胞菌SCSIO11900（11900）为研究对象，基于本实验室前期的研究基础，着眼于11900的鞭毛系统和微生物被膜。通过荧光定量PCR和western bolt对11900鞭毛基因mRNA和蛋白水平的微生物被膜不同阶段的表达差异初步阐述鞭毛与微生物被膜的关系。通过基因敲除、回补研究鞭毛结构基因和运动性相关基因，初步探讨鞭毛和鞭毛介导运动性在在微生物被膜形成中作用。通过扫描电镜和荧光共聚焦显微镜比较野生菌株和突变菌株在微生物被膜结构上的差异，阐述鞭毛以及运动性对于微生物被膜结构的影响。

海洋细菌种类繁多，与陆地细菌相比生理功能上存在着巨大的差异，更好了解海洋细菌生理功能是更好开发海洋微生物资源的基础。本研究以典型的海洋细菌假交替单胞菌SCSIO 11900（以下简称11900），假交替单胞菌SM9913（以下简称SM9913）和假交替单胞菌SCSIO04301（以下简称04301）为主要研究对象，通过系列研究解析了系列环境因素对于11900微生物被膜形成的影响；通过对鞭毛系统不同基因的研究表明鞭毛系统是11900泳动运动的唯一运动系统。通过敲除系列鞭毛相关的基因，以及与假交替单胞菌SM9913的比较转录组学研究，阐明11900的鞭毛结构与鞭毛介导运动性在微生物被膜的形成与成熟过程的重要作用。11900的鞭毛系统直接参与了微生物被膜形成初始的吸附阶段以及成熟过程,严重的鞭毛结构缺陷会激活其他的途径参与鞭毛的形成，其中包括菌毛系统。鞭毛与菌毛系统参与微生物被膜的形成。对11900微生物被膜的进一步研究也发现，微生物被膜中存在不同的突变株，不同突变株的表型不一致，暗示着在微生物被膜中发挥着不同的作用。我们也发现黑色素形成是假交替单胞菌微生物被膜形成过程中的一个共同现象，但是不同的菌株形成的机制不一样，11900是有下调hmgA基因表达的形式实现的，而SM9913是以上调melA基因的形式实现，04301则是以点突变失活hmgA基因的形式。黑色素的产生也有着明显的生物学意义，能够进行热激保护，以及减少别的生物在微生物被膜上的吸附。