细菌的群体感应及其信号分子

主要阐述细菌群体感应的类型、信号分子作用以及应用前景。     

信号分子N-乙酰高丝氨酸内酯(AHLs)诱导铜绿微囊藻细胞凋亡的研究

[目的]研究信号分子N-乙酰高丝氨酸内酯（AHLs）与铜绿微囊藻细胞凋亡的关系。[方法]以铜绿微囊藻为试验材料,采用5μmol/L AHLs处理铜绿微囊藻细胞,用DAPI染色后观察细胞凋亡的形态。[结果]AHLs在1μmol/L浓度下能诱导铜绿微囊藻的细胞凋亡,从而抑制铜绿微囊藻的生长和增殖。[结论]该研究结果为治理铜绿微囊藻水华爆发提供了科学依据。     

细菌群体通讯信号及其淬灭研究进展

群体感应(Quorum sensing, QS)是细菌通过信号分子的分泌、识别,从而调控细胞运动性、生物膜形成、毒素产生等致病行为的细胞交流机制,是病原菌致病过程的指挥系统,也是细菌病害防控的新靶标.群体感应淬灭(Quorum quenching, QQ)则是通过信号分子类似物、信号分子降解酶剂、信号受体激活剂/抑制剂等策略干扰、阻断病原菌的群体感应通讯系统.文章综述了3类重要的细菌群体通讯信号及其淬灭研究的进展,并对研究进行了总结与展望.     

细菌群体感应系统的研究进展

群体感应是细菌监控自身群体密度的环境信号感受系统。细菌在繁殖过程中分泌一些特定的化学信号分子,这种信号分子从胞内扩散到胞外,当这种信号分子达到一定的阈值时,细菌感受到自身的细胞密度,启动某些基因的表达,这一过程称为群体感应(quorum-sensing)。目前,已在许多革兰氏阳性菌和阴性菌中发现了群体感应系统,调控许多基因的表达。笔者综述了细菌的群体感应系统的最新进展及群体感应的作用,并阐述了其在生物技术领域的应用前景。     

N-乙酰基高丝氨酸内酯调节细菌与植物间互作的研究进展

植物促生菌具有抗病和促生的潜能,在农业生产及环境保护方面都具有重要的作用。在许多革兰氏阴性细菌中,N-乙酰基高丝氨酸内酯(AHLs)介导的群体感应(QS)系统不仅参与对细菌多种生理行为和生物学功能的调控,而且影响植物基因的表达及细菌与宿主植物间的互作。为了更好地开发利用生防菌,综述了多年来对AHLs跨界信号转导参与调节植物生长发育和抗逆性的研究,并对该领域今后的研究方向进行了展望,以期为改善植物抗逆性和促进生长提供一些新思路。     

鱼源假单胞菌群体感应信号分子与腐败特性相关关系的研究

 【目的】革兰氏阴性菌通过产生N-酰基-高丝氨酸内酯（AHLs）类信号分子，以密度依赖的方式调控某些生理特性的表达，即群体感应（QS）现象。假单胞菌是一种导致蛋白类食品腐败的重要腐败细菌。本研究的目的是确定假单胞菌群体感应信号分子与腐败特性的关系。【方法】利用AHLs检测菌对3株假单胞菌AHLs产生情况进行检测，并通过AHLS降解菌株对所产生的AHLs进行降解。【结果】3株菌均产生AHLs信号分子；菌株FML05-1、FML05-2至少产生两种AHLs分子，二者所产生的主要信号分子是N-3-氧代-辛酰基-高丝氨酸内酯（N-3-oxo-C8-HSL）；FML05-2与降解AHLs的菌株共同培养，发现嗜铁素的产量与蛋白酶活性明显下降。【结论】FML05-2嗜铁素的产生和蛋白酶活性与AHLs有关。为以干扰腐败细菌群体感应为靶点的食品防腐保鲜策略提供研究基础。     

群体感应抑制及其植物病害防控应用研究进展

许多植物病原菌致病机制依赖于病原微生物群体感应系统的调控,基于群体感应抑制的原理筛选高效的群体感应抑制剂有望成为解决植物病害防治问题的有效途径.文章介绍了群体感应抑制的研究策略,主要包括阻断群体感应信号分子的产生、促进信号分子降解及抑制信号分子与受体结合;综述了近年来主要的群体抑制剂种类及其在植物病害防治上的应用情况,指出群体感应抑制剂并不妨碍病原菌的正常生长代谢,而是抑制群体感应系统,减弱病原菌的毒力,降低其致病性.提出今后应加强群体感应抑制剂筛选和基于群体感应系统淬灭机制的植物病害防治研究,为植物病害防治提供绿色安全的防控措施.     

微生物群体感应系统的研究进展

群体感应系统是一种微生物细胞-细胞之间的通讯机制,是近年来微生物学领域的重大发现之一。从观察到个别微生物种群与细胞密度相关的自我诱导现象开始,到明确群体感应是微生物界广泛存在的重要的细胞-细胞之间的通讯调控系统和相关系列应用研究,其研究经历了偶然发现、范围扩大、理论升华和应用转化的过程。群体感应系统在微生物界普遍存在的证明,不仅为明确病原菌致病调控机理、阐明微生物生态竞争和动态平衡机制提供了一个全新的切入点,同时也为调控微生物生态体系和发展新的病害防控策略等奠定了坚实的基础。本文综述群体感应研究领域一些重要的和有代表性的发现,并讨论微生物群体感应系统研究的未来发展前景。     

N-己酰高丝氨酸内酯对马铃薯生长及抗软腐病能力的影响(摘要)(英文)

[目的]研究细菌个体间通讯信号C6-HSL是否可以影响植物的生长和抗病能力。[方法]以马铃薯脱毒苗为试验材料,N-己酰高丝氨酸内酯(C6-HSL)为诱导剂研究了分别经50、100nmol/LC6-HSL处理后,马铃薯生长(包括出根率、株高、茎节数、生根数及叶片大小等的测定)、抵抗胡萝卜软腐欧文氏菌侵染(采用人工摩擦法接种)的情况,特别研究了C6-HSL对植株标志性防御酶(POD、SOD、PAL和PPO)活性和H2O2含量的影响。[结果]不同浓度的C6-HSL均能抑制马铃薯的出根率和生根数,其中50nmol/LC6-HSL抑制作用显著,经其处理过的马铃薯出根率仅为9.09%(对照为25.00%),出根数仅为4.01(对照为6.06)。但50和100nmol/LC6-HSL对株高、茎节数及叶片大小没有影响;50或100nmol/L的C6-HSL处理马铃薯茎段外植体28d后的组培苗中POD和SOD的活性显著升高,与未处理的对照相比分别高约65%和75%。C6-HSL处理马铃薯也可使其体内H2O2含量显著升高,然而,C6-HSL处理对马铃薯体内PAL和PPO的活性无显著影响。这可能是因为不同植物对AHL处理的应激反应不同。抗病试验中,用50和100nmol/LC6-HSL处理马铃薯植株后其发病率分别为41.39%和67.22%,而对照组发病率达到88.24%。接菌后马铃薯发病表型也不同,经50nmol/LC6-HSL处理后马铃薯叶片在接菌处出现坏死斑,叶片没有卷曲,整个叶片保持完整;100nmol/LC6-HSL处理后马铃薯叶片部分卷曲,叶片不完整;对照组马铃薯叶片腐烂严重并且明显萎蔫,不能保持叶片原有的形状。[结论]C6-HSL处理能够提高马铃薯叶片中POD、SOD的活性和H2O2的含量,50nmol/L的C6-HSL处理能显著增加马铃薯对软腐病菌的抗性。因此,AHL有可能成为一种新的植物抗病激活剂。     

瓜类细菌性果斑病菌突变体文库的构建及群体感应信号分子突变株的筛选

利用三亲杂交的方法将带卡那抗性的Mini-Tn5转座子随机插入瓜类细菌性果斑病菌xjl12基因组DNA中,构建插入不同位点的突变体文库,通过信号分子高效检测菌株JZAI,筛选群体感应信号分子失活突变株.挑取2株野生株和筛选出的4株突变株,进行Southern杂交,结果表明,转座子Mini-Tn5以单拷贝随机诱变瓜类细菌性果斑病菌获得成功;对筛出的4株突变株进行了致病性和烟草过敏反应测试,发现突变株明显降低了致病性,且2株突变株(5-17,2-57)在烟草上无过敏反应.瓜类细菌性果斑病菌突变体文库的成功构建及筛选到不同突变位点的群体感应信号分子失活突变株,对从基因水平研究瓜类细菌性果斑病菌致病分子机理及群体感应相关基因奠定了基础.     

植物病原黄单胞菌DSF信号依赖的群体感应机制及调控网络

群体感应是微生物之间相互交流的一种重要联络方式,它协助细菌能感应群体密度从而调节基因表达。20世纪80年代以来,多种群体感应信号及其传导机制得以阐明。DSF（diffusible signal factor）是近年来在野油菜黄单胞菌中首先鉴定的1个新型群体感应信号,化学结构为顺式11?甲基?2?十二碳烯酸,其信号传导途径包括RpfC/RpfG双组分感应系统、二级信使环二鸟苷酸（c-di-GMP）、全局性转录因子Clp等。在野油菜黄单胞菌中,DSF群体感应信号调控3类生物学功能：一是促进致病相关基因的表达;二是抑制生物膜形成;三是促进黄单胞菌作出代谢调整,适应高群体密度环境。RpfF是DSF信号生物合成过程中的关键酶,黄单胞菌在高群体密度条件下通过一种新型自我诱导机制大量合成DSF。DSF信号不仅存在于所有黄单胞菌属细菌中,也广泛存在于苛养木杆菌、嗜麦芽寡养单胞菌、伯克氏菌、铜绿假单胞菌和许多海洋细菌中,其传导途径和生物学功能还有待进一步阐明。     

基于中草药数据库细菌群体感应抑制剂的虚拟筛选

研究表明微生物致病性在很大程度上受到群体感应系统的调控,筛选群体感应系统抑制剂被认为是解决微生物致病性的有效方法之一.以铜绿假单胞菌群体感应系统受体蛋白RhlR为研究对象,通过蛋白建模,模拟了RhlR蛋白的空间高级结构,在此基础上运用药物虚拟筛选的方法,从中草药小分子数据库(TCM)中筛选出10个与RhlR结合较好的化合物,并对其中2个化合物(穿心莲内酯和绿原酸)进行了活性测定,结果表明穿心莲内酯和绿原酸均具有较好的抑制群体感应系统活性.     

革兰阳性细菌AIP型群体感应抑制剂的研究进展

以自诱导肽(autoinducter peptide)AIP为信号分子的细菌群体感应(quorum sensing,QS)系统存在于多种革兰阳性细菌中,是研究新型抗金黄色葡萄球菌等革兰阳性细菌药物的重要突破口。目前发现的AIP型群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitors,QSIs)有小分子与大分子2种类型,笔者对这2类AIP型QSIs的研究进展进行综述,为新型抗菌药物的研发提供理论依据。     

细菌群体感应效应及其应用研究进展

细菌群体感应效应,1种依赖于细菌密度的细胞间普遍存在的通讯机制,是细菌群体行为的调节机制。较全面地介绍了细菌群体感应效应的概念、种类及近年来的应用研究进展。     

群体感应抑制剂控制微生物污染的研究进展

群体感应是依据细菌种群密度的一种细菌交流机制。细菌根据这个机制可调节多种活力,如毒力、生物膜的形成、生物发光、孢子的形成、DNA转录等。近年来,相关报道提出如果细菌的群体感应被干扰,那么微生物基因的表达和代谢将受到影响,从而影响微生物的生长和繁殖。因此,群体感应抑制剂可作为控制微生物污染的可行方案。研究中,简要描述了主要的群体感应系统、确定自体诱导物类型的方法和理想群体感应抑制剂应具备的特点,突出介绍了4种具有群体感应抑制功能的植物精油,并且总结了几种有群体感应抑制功能的物质。     

群体感应机制在生防细菌筛选中的应用

根据群体感应机制,利用PCR技术,摸索出一套能够高效筛选生防细菌的方法。利用这一方法,从土壤中分离的1 399株细菌中筛出42株,占总分离株的3%,PDA培养基平板拮抗试验发现,其中有39株对香蕉尖孢镰刀菌有抑菌效果,占总筛选株数的95.2%。抑菌效果最好的分离株DFL059在田间试验中对香蕉枯萎病有较强的生防效果。     

抑制紫色素杆菌12472群感效应放线菌的筛选

从新疆丰富的放线菌资源中,筛选能产生抑制紫色素杆菌群感效应活性物质的放线菌。采用微量板半定量法检测放线菌发酵液抑制Chromobacterium violaceum ATCC 12472群感效应的能力。筛选出活性稳定、能抑制紫色素杆菌12472群感效应的放线菌5株,分别为TRM10325、10303′、20813、10311、11402。     

微生物群体感应及其在感染性疾病治疗新策略中的潜在应用

微生物抗药性突变株的出现,导致抗生素的治疗效果大幅降低,寻找新的感染性疾病防治策略迫在眉睫。病原菌的致病毒性受群体感应系统调控,因此,以群体感应为靶标,调控群体感应过程中的关键步骤可以达到治疗感染性疾病的目的。这种以阻断群体感应过程而非细胞生长为治疗策略的方式,不会引起抗药性突变株的出现,所开发的药物是抗病原性的,是继抗生素之后最具发展前景的新型抗感染药物之一。主要论述了有关群体感应作为新型药物靶标的可能性及相关研究的最新进展。