蜡样芽孢杆菌905 (Bacillus cereus 905)群体感应与定殖相关性分析

生防菌在植株上的定殖能力是决定其生防能力发挥的关键因素。Bacillus cereus 905菌株是本实验室从小麦上分离获得的具有防病促生活性的有益细菌。本课题组研究结果显示芽孢杆菌菌株的接种浓度与其在植株上的定殖量密切相关；离体条件下，随着B. cereus 905菌体密度的增加，MnSOD编码基因的转录活性呈指数级增加；MnSOD对B. cereus 905在植株上的定殖起重要作用；推测B. cereus 905的群体感应系统与其定殖能力密切相关。通过全基因组序列分析及PCR检测发现B. cereus 905中具有群体感应系统基因luxS, plcR和papR。本项目通过基因敲除和功能互补等方法确定B. cereus 905群体感应系统 LuxS/AI-2和PlcR-PapR与其在植株上定殖的相关性，不仅有利于揭示生防芽孢杆菌的定殖机制，也有助于探寻提高生防菌生防效果的途径。

群体感应系统（QS）广泛存在于革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌中，是细菌种内、种间细胞间及细菌与宿主间信息交流的重要途径，调控细菌许多重要的生理功能。Bacillus cereus 905菌株是本实验室从小麦上分离获得的有益细菌。本项目探讨了B. cereus 905 LuxS/AI-2和PlcR-PapR两类QS与其定殖的相关性。通过基因组序列分析及PCR检测发现，B. cereus 905基因组上存在PlcR-PapR系统的信号分子编码基因papR和其受体蛋白编码基因plcR的同源序列，以及AI-2信号分子合成的标志性基因luxS的同源序列。将来源于B. cereus 905的luxS在大肠杆菌中表达，能够检测到AI-2信号分子的产生；B. cereus 905的luxS突变后检测不到AI-2信号分子的产生，互补后AI-2信号分子恢复到野生型水平；以上结果表明B. cereus 905中LuxS具有与其他B. cereus菌株中相同的功能。将papR敲除后，∆papR中papR启动子活性显著降低，结果表明B. cereus 905中的 papR能够编码产生信号分子，并且能够反馈调控自身基因的表达，和已报道的B. cereus ATCC 14579中的PlcR-PapR系统一致。对B. cereus 905中luxS和papR与定殖的相关性研究发现，∆luxS中sodA2的表达量是野生型中的5.4倍，luxS的突变也导致其在小麦根围的定殖能力减弱。papR突变后，菌株的swarming运动、蛋白酶及溶血素的表达能力与野生菌株相比明显减弱，生物膜形成能力增强，但在小麦根部的定殖能力与野生菌株没有显著差异。对于B. cereus 905 QS系统如何调控其在植物上的定殖能力，还需要进一步研究。