课题基金 / 基金详情

群体感应TraI/R系统调控Pseudomonas baetica Mr36风化矿物的分子机制

批准号:
42077288
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
盛下放
依托单位:
学科分类:
环境地球化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
盛下放

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
硅酸盐矿物与微生物相互作用对矿物风化、土壤形成和全球气候变化产生深远的影响,而群体感应系统能够调控细菌多种生理功能以适应环境的变化。本项目以具有群体感应TraI/R系统的高效矿物风化细菌Pseudomonas baetica Mr36为供试菌株,以钾长石和黑云母为供试矿物,采用基因敲除技术结合现代仪器分析手段,研究Mr36野生株、TraI/R基因缺失突变株和回补株对矿物的风化效能,矿物对菌株生长、代谢及其在矿物表面分布和活性的影响;采用转录组学、蛋白质组学和基因敲除技术结合生物信息学分析手段重点分析Mr36菌株中受TraI/R系统调控的与矿物风化相关的基因和蛋白及其调控机制,并进一步验证Mr36菌株中与矿物风化相关基因的功能。预期研究结果不仅可以为群体感应系统调控细菌风化硅酸盐矿物的分子机制提供实验依据,而且可以为高效矿物风化细菌的利用提供菌种资源。
英文摘要
The interactions between silicate minerals and microbes play profound influences on rock weathering, soil formation, and global climate changes and quorum sensing system controls various functions of bacteria for adapting to the changes in the environments. In this study, one highly efficient mineral-weathering bacterium Pseudomonas baetica Mr36 with quorum sensing traI/R system and two silicate minerals (feldspar and biotite) are used as the tested bacterium and minerals. The effect of the wild type strain Mr36, its mutants (Mr36∆traI, Mr36∆traR, and Mr36∆traI∆traR), and complemented strains on the mineral weathering and the effects of the minerals on the bacterial growth, metabolism, and distribution on the mineral surfaces of these strains are investigated by gene knockout and modern instrument analyses. The mineral weathering-related genes and proteins regulated by the traI/traR system of strain Mr36 and the regulatory mechanisms involved are analyzed through the comparative transcriptome and proteomic analyses and the gene knockout as well as the bioinformatics analysis. The functions of the mineral weathering-related genes are further verified by the gene knockout, qRT-PCR, and gene heterologous expression. The expected results will not only provide the experimental basis for improved insight into the interactions between bacteria and minerals and the molecular mechanisms involved in mineral weathering regulated by bacterial quorum sensing system but also provide the bacterial resources for the utilization of the efficient mineral-weathering bacteria.
微生物-矿物相互作用对于土壤形成与演化、元素生物地球化学循环以及CO2的固定等具有重要的意义。目前,微生物风化矿物生理生化机制的研究已有大量报道,然而有关微生物调控风化矿物分子机制的研究比较薄弱。在细菌中广泛存在的群体感应系统作为实现细胞间交流的重要信号传导过程,能够调节细胞多种生物学功能,以增强其环境适应能力。本项目以具有群体感应LasI/R系统的高效矿物风化细菌Pseudomonas kermanshahensis Mr36为供试菌株,以硅酸盐矿物为供试矿物,采用基因敲除技术结合现代仪器分析手段,研究Mr36野生株、LasI/R基因缺失突变株和回补株对矿物的风化效能,矿物对菌株生长、代谢及其在矿物表面分布和活性的影响;采用组学和基因敲除技术结合生物信息学分析手段重点分析Mr36菌株中受LasI/R系统调控的与矿物风化相关的基因和蛋白及其调控机制,并进一步验证Mr36菌株中与矿物风化相关基因的功能。结果表明,采用RT-qPCR技术分析不同矿物对菌株Mr36 LasI/R系统基因表达差异,发现黑云母和赤铁矿添加可以显著促进菌株Mr36 LasI/R系统基因的表达。与野生株Mr36相比,突变株∆lasI和∆lasIR1R2发酵液pH显著上升,Fe和Al浓度显著下降,胞外多糖浓度显著减少,LasI/R系统缺失突变株培养液中Fe和Al元素浓度、胞外多糖含量以及该突变株在黑云母表面的吸附能力显著低于野生株Mr36。与野生株Mr36相比,突变株∆lasIR1R2有73个基因下调表达,62个基因上调表达,其中与菌株Mr36能量产生、运动与吸附、葡萄糖酸合成和双组分系统等有关的基因ctaG、irp5、fimD、cwlK、pilP、PK2561、pqqD与pqqE、PK0595、comEC和PK2303表达量显著下调;与野生株Mr36相比,突变株∆lasIR1R2有81种胞外代谢物产量显著下调,17种代谢物产量显著上调,其中乙酰CoA、泛酸、顺式-乌头酸、L-苹果酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、2-酮基-D-葡萄糖酸、鼠李糖和6-脱氧-L-果糖的产量显著减少。研究结果不仅可以为群体感应LasI/R系统调控细菌风化硅酸盐矿物的分子机制提供实验依据,而且可以为高效矿物风化细菌的利用提供菌种资源。
c-di-GMP合成酶基因digC调控Pseudomonas azotoformans ZY-1风化硅酸盐矿物分子机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    盛下放
  • 依托单位:
高效矿物风化细菌与硅酸盐矿物相互作用的分子机制研究
  • 批准号:
    41473075
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    95.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    盛下放
  • 依托单位:
钾矿物表生矿物分解细菌资源与生物多样性研究
  • 批准号:
    41071173
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    45.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    盛下放
  • 依托单位:
矿区废弃地重金属耐性(超富集)植物内生细菌生物多样性研究
  • 批准号:
    40871127
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    42.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    盛下放
  • 依托单位:
国内基金
海外基金