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植物益生解淀粉芽孢杆菌VII型分泌系统影响根际定殖的机理研究

批准号:
32070104
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘云鹏
学科分类:
微生物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘云鹏

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
有效根际定殖是根际益生菌发挥促生和生防等作用的前提,而根际益生菌的根际定殖主要受根系分泌物和植物免疫等宿主环境因素的影响。细菌的独特分泌系统是增强其环境生存定殖的重要工具,前期研究发现根际益生解淀粉芽孢杆菌SQR9的VII型分泌系统缺失会导致其根际定殖显著降低,然而,VII型分泌系统对芽孢杆菌根际定殖的作用机理还不清楚。初步研究表明VII型分泌系统与SQR9对植物根系分泌物的利用有关,并且参与影响植物免疫,因此,本研究将深入探究解淀粉芽孢杆菌SQR9中T7SS影响根系分泌物利用和植物免疫的机制,并进而阐明VII型分泌系统影响解淀粉芽孢杆菌SQR9根际定殖的机制。本研究结果将首次揭示芽孢杆菌中VII型分泌系统的生理功能,并能够在农业生产上为芽孢杆菌的合理应用提供理论技术依据。
英文摘要
Efficient rhizosphere colonization of beneficial rhizobacteria is prerequisite to exert their function of growth promotion and biocontrol. The rhizosphere colonization of the beneficial bacteria is mainly affected by the surrounding environment factors, such as root exudates and host plant immunity. The unique secretion systems of bacteria are important tools for survival and colonization, preliminary study showed that deletion of the type VII secretion system in the rhizospheric beneficial Bacillus amyloliquefaciens SQR9 led to significant decreasing of colonization in rhizosphere, however, the mechanism that type VII secretion system affects colonization of B. amyloliquefaciens SQR9 is not clear. Previous study showed that type VII secretion system is involved in root exudates utilization by SQR9 and affecting plant immunity. In this study, the mechanisms of type VII secretion system affecting utilization of root exudates and regulation of plant immunity will be investigated, and then the mechanisms that type VII secretion system affecting the colonization of SQR9 will be clarified. This study will reveal the physiological function of type VII secretion system in Bacillus for the first time and technically support the application of Bacillus in agriculture.
根际高效定殖是微生物肥料发挥植物益生功能的前提。本研究基于前期发现典型微生物肥料菌株贝莱斯芽孢杆菌SQR9的VII型分泌系统(T7SS)参与根际定殖,旨在解析其影响根际定殖的机制。本研究首先解析了SQR9基因组上T7SS基因簇结构,敲出了T7SS及其关键分泌蛋白YukE的编码基因,表达并纯化了YukE,并在灭菌土、自然土和无菌培养基条件下验证了SQR9及其突变菌株在黄瓜和拟南芥根际的定殖,明确了T7SS在SQR9根际定殖过程中发挥重要作用。进一步研究发现SQR9的T7SS参与降低根系中的铁含量,并且外源添加铁或者YukE能够恢复T7SS突变体的定殖缺陷,这说明T7SS和YukE通过引起根系铁泄漏来增强SQR9在根际的铁营养,支撑了SQR9快速定殖。这些成果有望对调控典型微生物肥料菌株的根际定殖效率和肥效提供理论指导。相关研究成果发表在国际顶尖期刊《Nature Microbiology》、《Plant Cell & Environment》上,其中发表在《Nature Microbiology》上的论文入选ESI高被引。本项目研究成果也被Nature Microbiology和Nature Reviews Microbiology进行专题介绍。
贝莱斯芽孢杆菌VII型分泌系统分泌蛋白YukE介导的根系铁泄漏促进其根际定殖的机制研究
根际促生解淀粉芽孢杆菌SQR9组氨酸激酶KinA-E响应的根系分泌物信号鉴定
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