第二信使c-di-GMP受体DGC3介导的内生蜡样芽孢杆菌生物防治小麦纹枯病的作用机制

基本信息
批准号:31572047
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:王刚
学科分类:
依托单位:河南大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:许玉彬,刘凤英,黄秋斌,李昊雨,熊曦,张明月,张影
关键词:
芽孢杆菌小麦纹枯病环二鸟苷酸定殖生物膜
结项摘要

Sharp eyespot of wheat is an important soil-borne disease of wheat worldwide. Control measures against this disease available at present are inefficient due to lack of wheat cultivars resistant to sharp eyespot and no efficient fungicide available. Biocontrol of sharp eyespot, as an alternative measure, have been investigated intensively. Bacillus cereus can form endospores that are tolerant to heat and desiccation, offer several advantages over other bacteria..The second messenger c-di-GMP is a broadly conserved intracellular signaling molecule that is important for controlling biofilm formation, adhesion, motility, virulence in diverse bacterial species. The intracellular levels of c-di-GMP are modulated by the opposite activity of diguanylate cyclases (DGCs), which contain GGDEF domains, and phosphodiesterases (PDEs), which contain EAL or HD-GYP domains. The presence of a variety of genes coding for GGDEF, EAL or GGDEF-EAL proteins in the genome of many bacterial species indicates that bacteria regulate c-di-GMP turnover in an extremely sophisticated manner. How microbes integrate multiple input signals to regulate critical biological processes is still largely unclear. .B.cereus B3-7 is an endophytic bacteria, isolated from wheat roots, which have biocontrol capacity against sharp eyespot of wheat. We have revealed that a degenerated GGDEF protein called DGC3 functioned as a c-di-GMP receptor which involves in biocontrol to sharp eyespot. To elucidate the function of DGC3 in the process of biocontrol. We constructed dgc3 deletion mutant(Δdgc3)and identified total of 72 differential expression proteins between B3-7 and its Δdgc3 mutant based on 2D electrophoresis. All of the 72 protein encoding genes were deleted and biocontrol activity of 72 gene deletion mutants were tested indivually. We found SbnB involved in biocontrol activity. No protein interaction found between DGC3 and SbnB. It was suggested that there existed a metabolism pathway between the c-di-GMP receptor DGC3 and SbnB,which mediated biocontrol of B3-7 to sharp eyespot of wheat. Based on research results previously, we would carry out co-immunoprecipitation, pull-down assay and Bacterial two-hybrid to characterize response regulator protein which binds DGC3 and relay signals to cellular processes and impact biocontrol activity of B3-7. We then would conduct biocontrol-related genes isolation from 16 biocontrol variant mutants characterized previously. We would analyze gene function so as to ascertain components of biocontrol pathway from DGC3 to SbnB. Next ,we would analyze the metabolic circuits of biocontrol related factors involved and carry out multigene deletion to disclose temporal and spatial expression patterns of genes in the process of biocontrol. We would assay the stability of mRNA and its encoding proteins of biocontrol gene to reveal the regulation patter caused by c-di-GMP levels. All the research findings will lay a foundation of development biocontrol agents.

利用内生细菌防治病害,可以克服根际细菌生物防治中易出现的不稳定现象。研究生防作用的代谢调控网络,有助于揭示生防机制。c-di-GMP是广泛存在于细菌中的一种第二信使信号分子,参与调节biofilm形成、运动性等多种基本生物学过程。前期我们证明了生防菌蜡样芽孢杆菌B3-7中存在c-di-GMP代谢网络,蛋白DGC3作为c-di-GMP受体参与介导B3-7对于小麦纹枯病生防作用中由DGC3到SbnB的信号传递,但是DGC3的效应蛋白和生防途径的中间组分未知。本研究鉴定DGC3的效应调节蛋白,研究DGC3和效应调节蛋白的互作方式,解析效应蛋白在生防中的作用。在此基础上,利用获得的16个生防变异突变体,分离生防相关基因并进行功能分析,确定生防途径的中间组分。通过上位性分析,解析不同组分的时空顺序,揭示DGC3介导的信号通路组成和c-di-GMP信号在B3-7生物防治中的作用。

项目摘要

小麦纹枯病是一种危害小麦生产的重要土传病害,目前生产上尚缺乏抗病品种和有效的防治方法。利用植物根际细菌及其代谢产物防治小麦土传病害,对于实现植物病害的绿色防控具有重要价值。生防细菌在植物根系的定殖是其发挥生防作用的前提,细菌形成生物薄膜(biofilm)是其定殖的有效方式。环二鸟苷酸(c-di-GMP)是细菌中广泛存在的一种第二信使信号分子,该分子的代谢在多种细菌中影响细菌的运动性和biofilm形成。有关c-di-GMP在生防细菌蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)0-9 (另一编号B3-7)中是否以及如何影响菌株生态适应性和对小麦纹枯病的生防活性是本研究的中心。本项目基于前期研究发现的一个具有GGDEF结构域的蛋白(Dgc3)编码基因缺失突变体生防活性降低这一基础,研究发现Dgc3能够专一性结合c-di-GMP,形成二聚体,对biofilm形成、运动性、抗氧化胁迫,糖异生和抗菌物质产生等多种生理过程具有调控作用。蛋白Dgc3结合c-di-GMP后能够直接结合伴侣蛋白DnaK,维持0-9菌株中质粒的稳定存在,提高抗菌物质产生。Dgc3能够与超氧化物歧化酶SOD A1互作,提高细菌对于氧化胁迫的抗性,提高根系定殖能力;此外,在碳源缺乏时,Dgc3作用于三磷酸甘油醛脱氢酶GapB,提高细菌糖异生能力。Dgc3还能通过氧化还原转录调节因子Rex,维持细胞内氧化还原的平衡,提高在重金属胁迫条件下细菌的生存能力。Dgc3正调控生防菌0-9的N-乙酰转移酶基因表达,提高0-9菌株对于氨基糖苷类抗生素的抗性,可能参与与土壤土著微生物的竞争,提高在植物根际的生存能力。本研究还鉴定出8个与生防菌0-9生防活性和环境适应相关的基因,这些基因如何发挥作用,是进一步研究的重点。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
4

2016年夏秋季南极布兰斯菲尔德海峡威氏棘冰鱼脂肪酸组成及其食性指示研究

2016年夏秋季南极布兰斯菲尔德海峡威氏棘冰鱼脂肪酸组成及其食性指示研究

DOI:10.13679/j.jdyj.20190001
发表时间:2020
5

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

DOI:
发表时间:

王刚的其他基金

批准号:51602209
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670211
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:18670851
批准年份:1986
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
批准号:81370565
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:41804075
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11126233
批准年份:2011
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51409058
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400055
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51368030
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81171494
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:51704001
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000287
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61272471
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:39670131
批准年份:1996
资助金额:13.00
项目类别:面上项目
批准号:51072222
批准年份:2010
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:81201162
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61703260
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81430073
批准年份:2014
资助金额:320.00
项目类别:重点项目
批准号:61671421
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30771435
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:81770639
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21301140
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71101042
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700251
批准年份:2007
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171027
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:21476259
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:30971952
批准年份:2009
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:21063011
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41172327
批准年份:2011
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:61201099
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51309048
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11802048
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11704204
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30270243
批准年份:2002
资助金额:19.00
项目类别:面上项目
批准号:51801187
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31270472
批准年份:2012
资助金额:79.00
项目类别:面上项目
批准号:51362025
批准年份:2013
资助金额:51.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:60771041
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:41372203
批准年份:2013
资助金额:98.00
项目类别:面上项目
批准号:69808003
批准年份:1998
资助金额:12.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50871027
批准年份:2008
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:30371650
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:20906103
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51171098
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81171269
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30971326
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:51272240
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61571249
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61772253
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:51779059
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51209179
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901805
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51572291
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:69601002
批准年份:1996
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51403054
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51302258
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81060369
批准年份:2010
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:59572030
批准年份:1995
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:21865025
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41476024
批准年份:2014
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:31571000
批准年份:2015
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:31171559
批准年份:2011
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51672256
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:30972805
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21878049
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81241002
批准年份:2012
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81100314
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601902
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30970465
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:51279097
批准年份:2012
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:41202174
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11104111
批准年份:2011
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900318
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51077130
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:11904019
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700472
批准年份:2007
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51304128
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902603
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31671839
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:51272276
批准年份:2012
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:51809281
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51009086
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674158
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:60903028
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30770360
批准年份:2007
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:11772123
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:50905182
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1507103
批准年份:2015
资助金额:50.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51266006
批准年份:2012
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61371182
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:50501005
批准年份:2005
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902799
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301407
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81872519
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:21806086
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39170149
批准年份:1991
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:81673051
批准年份:2016
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:30970730
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51101059
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61602206
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81700182
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201885
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51872226
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81560569
批准年份:2015
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:91646111
批准年份:2016
资助金额:43.00
项目类别:重大研究计划
批准号:40906011
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500417
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400329
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10802067
批准年份:2008
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51671120
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81870027
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:51071039
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:51679016
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51408097
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31370972
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11772265
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:31402011
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11702080
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81871869
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81860697
批准年份:2018
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31901408
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:18974070
批准年份:1989
资助金额:4.50
项目类别:面上项目
批准号:21263021
批准年份:2012
资助金额:54.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51602128
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41006018
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670023
批准年份:2016
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:81370122
批准年份:2013
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61152003
批准年份:2011
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:71471054
批准年份:2014
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51703235
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51805341
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51479108
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:81673827
批准年份:2016
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:U1662105
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51102033
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39170931
批准年份:1991
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:31870359
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

ClpX ATPase在蜡样芽孢杆菌生物防治小麦土传病害中的作用

批准号:31400069
批准年份:2014
负责人:张颖
学科分类:C0104
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)PTS系统及其在生物防治中的作用的研究

批准号:31300001
批准年份:2013
负责人:许玉彬
学科分类:C0101
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
3

土壤蜡样芽孢杆菌M4耐镉代谢产物及其作用机制

批准号:41501249
批准年份:2015
负责人:王常荣
学科分类:D0709
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

内生芽孢杆菌致害植物的作用机理研究

批准号:39170529
批准年份:1991
负责人:陈壁
学科分类:C1406
资助金额:3.60
项目类别:面上项目