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n-3-羰基十四烷酰基高丝氨酸内酯诱导番茄对灰霉病抗性机制初探

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华北农学报 2020年第4期35卷 169-176页

作者：杨向云刘方赵芊宋水山张利平河北大学生命科学学院河北保定071000 河北省科学院生物研究所河北石家庄050000 河北省主要农作物病害微生物控制工程技术研究中心河北石家庄050081

为了探究细菌群体感应(QS)信号分子n-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)在植物上诱导对于真菌病害的抵抗能力。以番茄为试验材料,以灰霉为病原指示菌,通过不同侧链长度和侧链修饰的AHLs信号分子预处理后接种病原菌,发现长链信号分子n-3-羰基十四... 详细信息

为了探究细菌群体感应(QS)信号分子n-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)在植物上诱导对于真菌病害的抵抗能力。以番茄为试验材料,以灰霉为病原指示菌,通过不同侧链长度和侧链修饰的AHLs信号分子预处理后接种病原菌,发现长链信号分子n-3-羰基十四烷酰基高丝氨酸内酯(3OC14-HSL)对灰霉有最佳的抗性效果。实时荧光定量PCR检测抗病基因发现,与未处理对照组相比,信号分子3OC14-HSL预处理能显著诱导接种灰霉病后的番茄体内与茉莉酸(JA)信号通路相应基因PI1、PI2上调;而与水杨酸信号(SA)通路相关的nPR1基因显著下调,PR1基因则没有显著变化。进一步通过DAB染色、过氧化氢含量测定以及过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性检测发现,3OC14-HSL预处理相比未处理对照组使得番茄产生大量活性氧,且可以保持较高的POD、SOD活性。这些结果表明,长链信号分子n-3-羰基十四烷酰基高丝氨酸内酯可以诱导番茄对灰霉的抗性,而且该抗性效果可能与茉莉酸信号路径相关。

关键词：番茄 n-酰基高丝氨酸内酯灰霉抗性

钙调素参与细菌信号3-羰基辛酰基高丝氨酸内酯对拟南芥主根生长的调控

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植物生理学报 2016年第6期52卷 933-940页

作者：赵芊张超刘方贾振华宋水山河北省科学院生物研究所石家庄050051 河北省农作物主要病害微生物控制工程技术研究中心石家庄050051

3-羰基辛酰基高丝氨酸内酯(3OC8-HSL)是革兰氏阴性细菌产生的群体感应信号分子,它能够被植物感知进而促进植物根的生长。本文通过药理学、遗传学和分子生物学技术分析了钙调素(Ca M)在3OC8-HSL调控植物根生长中的作用,发现Ca M抑制剂W7... 详细信息

3-羰基辛酰基高丝氨酸内酯(3OC8-HSL)是革兰氏阴性细菌产生的群体感应信号分子,它能够被植物感知进而促进植物根的生长。本文通过药理学、遗传学和分子生物学技术分析了钙调素(Ca M)在3OC8-HSL调控植物根生长中的作用,发现Ca M抑制剂W7和TFP能够阻断3OC8-HSL对拟南芥根长的促进效应,3OC8-HSL处理能够诱导拟南芥Ca M蛋白积累和Ca M 7个亚型基因的上调表达,Ca M各亚型基因的突变体对3OC8-HSL的促根长效应不敏感,表明Ca M参与3OC8-HSL对拟南芥主根生长的调控。

关键词：钙调素 n-酰基高丝氨酸内酯主根伸长

构建冻干无细胞生物传感器快速检测临床铜绿假单胞菌感染

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微生物学报 2023年第5期63卷 1959-1969页

作者：黄慧文俞鼎辰李一荣刘天罡武汉大学药学院组合生物合成与新药发现教育部重点实验室湖北武汉430071 武汉大学中南医院检验科湖北武汉430071 武汉大学泰康生命医学中心湖北武汉430071

【目的】铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是常见于医院感染的条件致病革兰氏阴性细菌,其群体感应信号3-氧代十二烷酰基高丝氨酸内酯(3-oxo-dodecanoyl-homoserine lactone,3OC12-HSL)可作为铜绿假单胞菌感染的生物标志物。本研究... 详细信息

【目的】铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是常见于医院感染的条件致病革兰氏阴性细菌,其群体感应信号3-氧代十二烷酰基高丝氨酸内酯(3-oxo-dodecanoyl-homoserine lactone,3OC12-HSL)可作为铜绿假单胞菌感染的生物标志物。本研究期望开发针对3OC12-HSL的冻干无细胞生物传感器,以实现临床铜绿假单胞菌感染的快速诊断。【方法】首先构建报告质粒以重建3OC12-HSL的应答过程,而后将该质粒加入冻干无细胞表达系统中以实现生物传感器的制备;接着利用梯度浓度的3OC12-HSL表征该传感器的灵敏度与动力学特征,并测试其底物特异性;最后通过临床样本测试验证其效果,并优化临床样本的预处理方法。【结果】本研究构建的冻干无细胞生物传感器能够在60 min内实现对临床呼吸道样本中铜绿假单胞菌感染的诊断,具有高灵敏度和高特异性。【结论】本研究构建了针对3OC12-HSL的冻干无细胞生物传感器,并借助Rnase抑制蛋白预表达的策略提升了其对体液样本的耐受性,最终证明其具备开发成临床铜绿假单胞菌感染的快速检测方法的潜力。

关键词：无细胞生物传感器铜绿假单胞菌 n-酰基高丝氨酸内酯

群体感应信号分子AHLs介导植物生长和防御机理研究进展

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植物生理学报 2022年第12期58卷 2253-2262页

作者：刘加新康杰叶泽铭平文祥葛菁萍黑龙江大学农业微生物技术教育部工程研究中心哈尔滨150500 黑龙江大学生命科学学院微生物省高校重点实验室哈尔滨150080

n-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)是重要的群体感应信号分子,主要参与调控根际革兰氏阴性菌的定植、细菌细胞代谢等生理行为、以及细菌和植物之间的信号转导。已有的研究表明,植物能够感知AHLs的存在并作出特异性的生理反应,但具体反应机制尚... 详细信息

n-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)是重要的群体感应信号分子,主要参与调控根际革兰氏阴性菌的定植、细菌细胞代谢等生理行为、以及细菌和植物之间的信号转导。已有的研究表明,植物能够感知AHLs的存在并作出特异性的生理反应,但具体反应机制尚不明确。本文综述了植物感知AHLs后细胞内的信号转导机制、AHLs对植物生长发育和胁迫抗性的影响以及AHLs在农业生产领域的积极作用,为AHLs产品的开发以及在有机农业中的应用提供理论基础。

关键词： n-酰基高丝氨酸内酯信号转导生长发育胁迫抗性

3-羰基辛酰基高丝氨酸内酯诱导拟南芥根细胞Ca^(2+)内流

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植物生理学报 2011年第9期47卷 872-878页

作者：张哲张霞边子睿宋水山河北省科学院生物研究所石家庄050051 河北省农作物主要病害微生物控制工程技术研究中心石家庄050051 河北工业大学化工学院天津300130

n-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)是革兰氏阴性细菌群体感应系统(QS)中的胞间通讯信号分子。近年的研究表明AHLs可以调控植物生长发育及防卫反应,但其调控机制尚不清楚。本研究以拟南芥为材料,采用3-羰基辛酰基高丝氨酸内酯(3OC8-HSL)处理转水... 详细信息

n-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)是革兰氏阴性细菌群体感应系统(QS)中的胞间通讯信号分子。近年的研究表明AHLs可以调控植物生长发育及防卫反应,但其调控机制尚不清楚。本研究以拟南芥为材料,采用3-羰基辛酰基高丝氨酸内酯(3OC8-HSL)处理转水母发光蛋白基因的拟南芥幼根细胞,利用冷光仪检测3OC8-HSL对拟南芥根细胞中胞质游离Ca2+浓度([Ca2+]cyt)变化的影响,同时采用Ca2+专一性螯合剂EGTA和Ca2+通道抑制剂预处理转基因拟南芥根细胞,用全细胞膜片钳技术分析3OC8-HSL诱导拟南芥根细胞中[Ca2+]cyt升高的Ca2+来源。结果表明,3OC8-HSL可诱导拟南芥根细胞中[Ca2+]cyt瞬时升高。这种诱导效应可被EGTA、异搏定(verapamil)、LaCl3所抑制,但LiCl预处理对这种诱导效应无影响。膜片钳分析结果显示,3OC8-HSL可激活质膜Ca2+通道,增加胞外Ca2+内流。说明细菌AHLs可诱导植物Ca2+信号产生,且这种Ca2+信号主要源于胞外Ca2+内流,暗示Ca2+信使系统参与植物对细菌QS信号的响应。

关键词： n-酰基高丝氨酸内酯细菌群体感应钙信使拟南芥

拟南芥响应3-羰基己酰基高丝氨酸内酯的膜蛋白质组分析

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河北农业大学学报 2016年第2期39卷 21-27页

作者：赵芊牛亚丽张肖晗刘方贾振华马宏宋水山河北省科学院生物研究所河北石家庄050051 河北省农作物主要病害微生物控制工程技术研究中心河北石家庄050051 河北工业大学化工学院天津300130

为了探索植物响应细菌信号n-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的分子机制。本文利用二维差异凝胶电泳技术分析了3-羰基己酰基高丝氨酸内酯(3OC6-HSL)处理引起拟南芥膜蛋白质组的变化情况,结果表明3OC6-HSL共诱导53个蛋白点发生显著变化,涉及天然... 详细信息

为了探索植物响应细菌信号n-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的分子机制。本文利用二维差异凝胶电泳技术分析了3-羰基己酰基高丝氨酸内酯(3OC6-HSL)处理引起拟南芥膜蛋白质组的变化情况,结果表明3OC6-HSL共诱导53个蛋白点发生显著变化,涉及天然免疫、逆境胁迫响应、碳代谢、能量代谢、光合作用等多种生物学功能,暗示了3OC6-HSL在调控植物生长发育和抗逆性方面发挥着重要作用,可为阐明植物-细菌跨界通讯的分子机制提供更多的功能蛋白质信息。

关键词： n-酰基高丝氨酸内酯膜蛋白质组二维差异凝胶电泳生长发育抗逆性

细菌群体感应信号分子——酰基高丝氨酸内酯的检测

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细胞生物学杂志 2007年第5期29卷 697-700页

作者：宋水山黄媛媛河北省生物研究所石家庄050051

革兰氏阴性菌根据信号分子n-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的浓度可以监测周围环境中自身或其他细菌的数量变化,当信号分子达到一定浓度阈值时,能启动相关基因的表达来适应环境的变化,这一调控系统被称为细菌的群体感应(quorumsensing,QS)系... 详细信息

革兰氏阴性菌根据信号分子n-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的浓度可以监测周围环境中自身或其他细菌的数量变化,当信号分子达到一定浓度阈值时,能启动相关基因的表达来适应环境的变化,这一调控系统被称为细菌的群体感应(quorumsensing,QS)系统。快速简便而有效地检测细菌是否以及产生何种信号分子成为深入研究和了解细菌群体感应的重要手段。现对信号分子AHLs敏感的用于检测不同的信号分子AHLs的微生物传感菌进行综述,并对其检测能力进行了讨论。

关键词： n-酰基高丝氨酸内酯细菌的群体感应系统微生物传感菌信号分子

低pH诱发污泥膨胀过程中真菌与细菌跨界胞间通讯行为与机制

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低pH诱发污泥膨胀过程中真菌与细菌跨界胞间通讯行为与机制

作者：冯芷璇东北师范大学

学位级别：硕士

污泥膨胀一直是限制活性污泥法进一步可持续发展的重点问题。其中,超过95%是由于丝状菌的过度繁殖和生长导致的丝状菌性污泥膨胀。丝状菌性污泥膨爆发后,污泥沉降性能恶化,二沉池中泥水分离困难引发污泥大量流失,严重影响出水水质,甚至... 详细信息

污泥膨胀一直是限制活性污泥法进一步可持续发展的重点问题。其中,超过95%是由于丝状菌的过度繁殖和生长导致的丝状菌性污泥膨胀。丝状菌性污泥膨爆发后,污泥沉降性能恶化,二沉池中泥水分离困难引发污泥大量流失,严重影响出水水质,甚至整个污水处理工艺失败。因此,有效并合理的控制丝状真菌性污泥膨胀成为全球关注的焦点。以往由于污泥中真菌的相对丰度较低,往往忽略真菌性污泥膨胀的研究,然而,丝状真菌一旦成为优势菌种,其尺寸更大,环境胁迫抵抗性更强,因此,丝状真菌性膨胀的治理更为棘手。丝状真菌性污泥膨胀往往在处理酸性废水的过程中频繁爆发,是酸性环境下城市污水处理厂（WWTPs）中最常见的现象。实际上,低p H环境下丝状菌与絮凝菌的稳态失衡,是诱发丝状菌污泥膨胀的微生态本质,真菌和细菌之间的“跨界”细胞间交流是刺激真菌膨胀的内部驱动力。本研究确定了3种n-酰基高斯氨酸内酯（AHLs）是影响真菌性污泥膨胀的生态因子,阐述了它们在丝状菌生长过程中的关键作用和基因通路的调控行为,并根据AHLs的结构提出了一种有效的控制真菌性污泥膨胀的策略。结果表明,真菌性污泥膨胀发生时,胞外AHLs信号分子C12-HSL（23.16 vs.6.06 ng/g-SS）和C14-HSL（25.25 vs.2.38 ng/g-SS）的浓度显著下降,而C7-HSL（21.62 vs.68.25 ng/g-SS）的浓度急剧上升。对优势真菌青霉菌的纯培养中,证实了C7-HSL显著促进丝状生长、ATP和胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）的产生,而C12-HSL和C14-HSL则呈现相反的抑制效果。具有功能性的AHLs信号分子可以通过介导信号受体、传递通路和生理代谢调控的下调或上调来调控真菌丝状体的形成。更为重要的是,C12-HSL和C14-HSL被证实在添加5μM剂量时可以抑制真菌膨胀。本研究从细胞间跨界信息交流的角度为控制真菌性污泥膨胀提供了一种创新的策略。

关键词：青霉菌膨胀胶团菌跨界胞间通讯 n-酰基高丝氨酸内酯群体淬灭

微生物群感信号分子AHL在低出生重猪肠道炎性损伤中的作用研究

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微生物群感信号分子AHL在低出生重猪肠道炎性损伤中的作用研究

作者：邹慧聪华中农业大学

学位级别：硕士

宫内发育迟缓(Intrauterine growth restriction,IUGR)导致仔猪出生重低、哺乳期死亡率高以及整个生长过程中生长性能低。受IUGR影响,我国每年有15%-20%的仔猪初生重低于1.1 kg,这些猪被称为低出生重(Low birth weight,LBW)仔猪。LBW仔... 详细信息

宫内发育迟缓(Intrauterine growth restriction,IUGR)导致仔猪出生重低、哺乳期死亡率高以及整个生长过程中生长性能低。受IUGR影响,我国每年有15%-20%的仔猪初生重低于1.1 kg,这些猪被称为低出生重(Low birth weight,LBW)仔猪。LBW仔猪通常伴有出生后肠道功能障碍从而影响生产潜力。有研究表明,LBW仔猪肠道中革兰氏阴性菌繁殖能力强。革兰氏阴性菌种内通信的主要群体感应信号分子(Quorum sensing signaling molecules,QSSM)是n-酰基高丝氨酸内酯(n-acylhomoserine lactone,AHL),然而目前AHL与LBW仔猪肠道损伤之间的关系尚不明确。本研究通过两个试验探讨AHL与LBW仔猪肠道损伤之间的关系,揭示AHL损伤宿主肠道的分子生物学机制,为防治LBW仔猪肠道疾病的发生提供新思路。试验一:对不同日龄正常出生体重(normal body weight,nBW)和LBW仔猪粪便中AHLs浓度测定,发现50日龄LBW猪粪便中的n-3-氧代-十二酰-L-高丝氨酸内酯(n-3-oxo-dodecanoyl-L-homoserine lactone,3OC12-HSL)和n-3-氧代-十四酰-L-高丝氨酸内酯(n-3-oxo-tetradecanoyl-L-homoserine lactone,3OC14-HSL)含量显著高于同龄nBW猪。16S r DnA测序分析发现两组猪菌群存在差异;相关性分析发现在属水平上几乎所有的Ruminococacaceae与3OC12-HSL浓度呈显著负相关。绘制3OC12-HSL处理的IPEC-J2细胞转录谱,发现3OC12-HSL主要改变猪肠上皮细胞的“Import across plasma membrane”(跨质膜导入)和“Arginine and proline metabolism”(精氨酸和脯氨酸代谢)。本研究发现LBW仔猪中AHL含量升高,AHL可以通过改变猪肠上皮细胞中的代谢通路调节肠道屏障功能。试验二:探究3OC12-HSL对小鼠肠道屏障及肠道菌群的作用机制。研究发现经3OC12-HSL处理的小鼠体重减轻、结肠长度缩短、结肠组织病理学评分升高、小肠通透性增加、促炎细胞因子分泌增加,16S r DnA测序分析发现其肠道微生物组成结构发生改变。利用粪菌移植(Fecal Microbiota Transplantation,FMT)技术在无菌(Grem-free,GF)小鼠上重现了以上表型。本研究证实了3OC12-HSL通过调控肠道微生物破坏宿主肠道屏障功能。综上所述,本研究证实LBW仔猪肠道中AHL含量升高,为研究LBW与AHL之间的相互作用提供理论支撑;同时证明了3OC12-HSL是一种能够损伤宿主肠道健康的QSSM,其通过调节肠道微生物对宿主肠道屏障产生影响。这一研究有助于更好地理解LBW仔猪肠道健康受损机制并有助于制定营养干预策略,为防治LBW所致的肠道疾病提供科学依据。

关键词：低出生重 n-酰基高丝氨酸内酯肠道功能障碍肠道炎症肠道微生物仔猪小鼠