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铜绿假单胞菌群体感应监管作用规律及自我保护机理初探

孙锋  
【摘要】:群体感应(Quorum sensing,QS)是细菌通过信号分子的分泌、扩散及识别,调控群体行为的交流机制。为防止群体合作被欺骗者入侵,细菌进化出包括谨慎代谢、亲缘选择、代谢限制、毒素监管等多种稳定抑制欺骗者的机制。虽然有关毒素监管机制的研究已取得一定进展,但其监管作用规律以及合作者如何在释放毒素物质的同时进行自我保护等问题尚未探明。基于此,本文就上述问题展开了研究,并取得如下主要结果:(1)通过野生株与?rhl R突变株进化实验,发现?rhl R突变株由于缺少监管作用迅速崩溃;野生株较为稳定,进化实验结束时只崩溃两组,其他组别欺骗子比例维持在10.45±8.37%。相对于野生株,?rhl R突变株C_4-HSL信号分子、鼠李糖脂、脓青素、氰化氢分泌量分别下降了约50μM、50 mg/L、2 mg/L、50μM。在野生株平行中,脓青素分泌最低的两个组别(0.32 mg/L和0.48 mg/L)都迅速崩溃;且当欺骗子出现后,氰化氢分泌都有所提升,崩溃组别从79.61±2.48μM上升至103.31±8.40μM。(2)氰化氢和脓青素均具有监管作用。在监管重构及物质回补的短期竞争实验中,相对于监管完整体系,监管缺失体系更易崩溃。而在监管缺失体系中,回补50μM的C_4-HSL可加速种群崩溃;50 mg/L或100 mg/L的鼠李糖脂回补则对种群稳定没有显著影响;回补2 mg/L或4 mg/L脓青素,种群崩溃比例降低20%;50μM氰根离子回补可显著抑制种群欺骗子产生,种群崩溃比例降低近80%。(3)群体感应监管过程中,氰化氢不敏感末端氧化酶对于合作者自我保护具有至关重要的作用。野生株和欺骗子中的pa4133和rhd A基因表达不存在差异,欺骗子中cio A的表达仅为野生株的1/4。在100μM KCN处理下,?cio A氰化氢耐受能力显著下降,其存活率较野生株低两个数量级。利用突变株进行竞争实验,发现?cio A合作者-欺骗子竞争体系在第5天已全部种群崩溃;?pa4133合作者-欺骗子竞争体系与?rhd A合作者-欺骗子竞争体系中,种群未出现崩溃现象,欺骗子比例维持在40%以下。该结果证明?cio A合作者失去了氰化氢解毒能力,导致种群迅速崩溃。氰化氢末端不敏感酶帮助野生株在监管中实现自我保护。


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