产酶溶杆菌中热稳定抗菌因子HSAF上游调控因子的鉴定与功能解析

HSAF（Heat Stable Antifungal Factor）是产酶溶杆菌（Lysobacter enzymogenes）在营养饥渴条件下产生的一种热稳定、广谱性抗菌因子。申请者与合作者在前期工作中明确了HSAF的生物合成途径，建立了在营养饥渴条件下研究产酶溶杆菌与终极腐霉（Pythium ultimum）的互作体系，并明确了HSAF在该互作中的重要功能。本项目拟从产酶溶杆菌中克隆调控HSAF产生的上游因子，并采用荧光定量PCR、基因克隆与敲除、gel-shift等手段来明确这些因子在该菌产生HSAF、与腐霉互作、拮抗、定殖和生防中的功能。研究结果不仅对于遗传改良产酶溶杆菌，提高HSAF的产量和开发基于HSAF的生物农药具有重要意义，同时也为解析产酶溶杆菌与腐霉互作的分子机制，寻找HSAF在腐霉、甚至卵菌中的作用靶标提供理论依据。

产酶溶杆菌（Lysobacter enzymogenes）属于黄单胞科（Xanthomonadaceae）、溶杆菌属（Lysobacter），是一种不同于芽孢杆菌和假单胞杆菌的重要植物病害生防细菌。HSAF是产酶溶杆菌中新报道的一种结构和作用方式全新的小分子广谱抗真菌卵菌活性物质。课题组以具有自主知识产权的产酶溶杆菌OH11菌株为对象，已克隆了该菌株体内负责HSAF生物合成的基因簇，鉴定了5个关键基因，同时阐明了HSAF独特的生物合成方式。限制HSAF产业化的关键因素是其产量低（1.8 µg/mL），同时其化学结构的复杂性揭示通过人工合成具有极大的挑战，为此通过遗传改良提升HSAF的产量是目前切实科学的策略之一。基于此，本青年基金的研究目标是鉴定HSAF生物合成的上游调控因子，旨在揭示其生物合成的调控机制，为后续深入解析HSAF的遗传调控网络，克隆网络中的关键调控因子，并对其进行遗传改良，结合发酵条件优化，显著提升HSAF的产量，为开发新型生物农药和抗菌药物提供理论和技术支撑，为植物病害生物防治提供新的途径。. 通过3年的资助，本项目取得了如下进展：. 第一，以OH11菌株为背景，构建了基于指示基因LacZ的报告菌株，根据报告菌株的“颜色变化”，快速筛选到6个调控HSAF生物合成的上游基因，建立了该抗菌物质遗传调控基因快速筛选体系；. 第二，深入研究了3个HSAF上游调控基因/蛋白的功能，包括2个群体感应系统的合成酶以及1个LuxR家族的转录因子（LesR）；. 第三，系统地比较分析了2种不同的群体感应系统（DSF和DF）调控HSAF生物合成的生化与分子机制。. 项目执行期内，发表研究论文5篇，其中SCI研究论文3 篇，包括1篇植物病理学研究领域的重点刊物Phytopathology、1篇环境微生物学研究领域的核心刊物Applied and Environmental Microbiology和1篇PLoS ONE。其中，Phytopathology刊物一经发表收到了Editor的重点评论，指出了文章的新意。此外，本项目培养研究生4名，其中博士研究生1名。本研究完成了项目规定的考核指标。