土壤线虫提高细菌合成吲哚乙酸（IAA）能力的分子机制

Bacterial-feeding nematodes increase the biosynthetic ability of ndole acetic acid (IAA) in bacteria, but the molecular mechanism is still unclear. Based on incubation microsites, our study will first analyze IAA synthesis pathways in strain Bacillus amyloliquifaciens JX1 by HPLC/MS and GC/MS, and then clone and express the genes responsible for the IAA synthesis pathways of B. amyloliquifaciens JX1. Secondly, we prepare to purify and identify the effectors regulating the genes responsible for the IAA synthesis pathways in strain JX1 from the secretion of one genus of bacterial-feeding nematodes (Mesorhabditis sp.). Based on the pot experiment, the transcription and expression of the genes responsible for the IAA synthesis pathways in strain JX1 will be analyzed after adding the effectors into the soils. This step will further confirm the biological function of the effector from the nematode secretion in real soil environment. Our results will reveal the molecular mechanism of bacterial-feeding nematode increasing the bacterial IAA biosynthetic ability from gene level. And our results will also help us to reveal the ecological process and mechanism of soil biological interactions, enrich ecology theory, and establish a scientific foundation of the excavating and reasonable utilization beneficial soil organisms regulating plant growth.

土壤食细菌线虫能提高细菌合成吲哚乙酸（IAA）的能力，但作用机制尚不明确。本研究拟采用室内培养试验，首先利用HPLC/MS、GC/MS手段分析Bacillus amyloliquifaciens JX1合成IAA的途径，并通过分子生物学技术对IAA合成相关功能基因进行克隆、表达；而后分离、纯化和鉴定中杆属食细菌线虫（Mesorhabditis sp.）分泌物中调控JX1菌株IAA合成基因的效应物，揭示效应物对IAA合成途径的影响机制；并设置土培试验，验证上述效应物在土壤中对JX1体内IAA合成相关功能基因的调控情况，进一步证实线虫分泌的效应物在真实土壤环境中的生物功能。进而从基因水平上揭示土壤食细菌线虫提高细菌合成IAA能力的分子作用机制，研究结果有助于揭示土壤生物相互作用的生态过程及机理，丰富生态学理论，并为调控植物生长的有益土壤生物的发掘和合理利用奠定科学基础。

土壤食细菌线虫能够通过与产IAA细菌的相互作用，增加土壤中IAA的含量，促进植物根系生长。土壤食细菌线虫分泌物不仅可以帮助其吸引土壤微生物作为食物资源，还可以调节微生物和线虫自身的生理生化行为，因此在土壤生态学上具有重要的作用。本项目研究模式线虫C. elegans和土著食细菌线虫(中杆属线虫Mesorhabditis sp.和拟丽突属线虫Acrobeloides sp.)及其分泌物对不同细菌合成IAA能力的影响；通过全基因组扫描、代谢组学和HPLC-MS分析供试细菌中可能存在的IAA生物合成途径；通过转录组学和代谢组学分析C. elegans分泌物对供试细菌基因表达和代谢的影响，分析细菌中受线虫分泌物调控的IAA生物合成途径，挖掘食细菌线虫分泌物对细菌合成IAA能力的调控机制；通过HPLC-MS对C. elegans分泌物中能够影响细菌合成IAA能力的活性物质进行分离与鉴定。研究发现，模式线虫C. elegans和土著食细菌线的分泌物均能提高细菌合成IAA的能力，且不同食细菌线虫对不同细菌合成IAA能力的影响程度和作用时间不同；供试细菌A. pascens ZZ21中主要存在吲哚乙酰胺和吲哚丙酮酸这两条依赖于色氨酸的IAA合成途径；C. elegans分泌物主要通过吲哚丙酮酸途径影响细菌合成IAA；通过液相色谱串联质谱对C. elegans分泌物中能够影响细菌合成IAA的物质进行分离与鉴定，最终得到6个活性短肽。本研究从食细菌线虫分泌物的角度出发，探究食细菌线虫分泌物对细菌合成IAA能力的影响，明确供试细菌中合成IAA的主要途径，揭示食细菌线虫与产IAA细菌相互作用的生态过程及机理，并为后续深入探索食细菌线虫分泌物的生态学功能提供有利线索。