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1、微生物与线虫互作的分子机制微生物与线虫互作的分子机制汇报内容汇报内容一、细菌与线虫互作的分子机制一、细菌与线虫互作的分子机制 1 1、细菌引诱线虫的分子机制、细菌引诱线虫的分子机制 2 2、线虫上当趋化的分子机制、线虫上当趋化的分子机制 3 3、线虫对病原细菌免疫的分子机制、线虫对病原细菌免疫的分子机制二、真菌与线虫互作的分子机制二、真菌与线虫互作的分子机制 1 1、真菌侵染线虫的分子机制、真菌侵染线虫的分子机制 2 2、线虫对真菌免疫的分子机制、线虫对真菌免疫的分子机制背景背景线虫致病线虫致病微生物侵染微生物侵染线虫防御线虫防御植物抵抗植物抵抗生态因子生态因子线虫病害已上升为农作物第二大病害
2、线虫病害已上升为农作物第二大病害全球每年损失全球每年损失1570亿美元亿美元细菌再现特洛伊木马战争细菌再现特洛伊木马战争指挥系统？指挥系统？ 2-2-庚酮，庚酮，苯甲酸苄酯苯甲酸苄酯, , 苯甲醛苯甲醛, , 苯乙酮苯乙酮, , 吲哚吲哚, , 奈和奈和2,5-,5-二甲基苯甲醚二甲基苯甲醚 1 1、细菌引诱线虫的分子机制、细菌引诱线虫的分子机制 Bacillus nematocida B16A Trojan horse mechanism of bacterial pathogenesis against nematodes_PNAS, 2010, 107:16631-16636细菌与线虫细
3、菌与线虫A A、组织引诱的通讯系统？组织引诱的通讯系统？B B、细菌中何基因负责引诱化合物的生产？细菌中何基因负责引诱化合物的生产？ Bacillus nematocida B16 基因组基本状况基因组基本状况Bacillus nematocida B16Length（bp）4,358,509(G+C)%46.05Protein coding genes No.3,856pseudogenes84rRNA operon No.8tRNA genes No.82Islands No.50使用使用454和和ABI联合测序方法，覆盖率联合测序方法，覆盖率17X。QS基因的克隆基因的克隆-comPco
4、mP 基因序列在基因序列在NCBI中比对结果中比对结果 线虫引诱剂合成酶系及其顺式作用元件线虫引诱剂合成酶系及其顺式作用元件EnzymesProductCorresponding compoundsRegulation in BNRegulation in BSRegulation in BTEC:3.6.1.7 acylphosphatase benzoatecomK,SigKspoIIID-EC:3.5.3.1 arginase benzoatenoneGltR,RocRAbrC,DegU,PurREC:3.3.2.1 enterobactin isochorismatase benzoa
5、tenoneNonenoneEC:3.2.1.52 beta-N-acetylhexosaminidase hexanolnoneNone-EC:3.2.1.21 beta-glucosidase benzaldenhydenoneNone-EC:3.1.1.1 carboxylesterase hexanol,benzoatenoneNone-EC:2.6.1.9 histidinol-phosphate aminotransferase indolenoneNonenoneEC:2.6.1.21 D-alanine transaminase indoleabrBIolRAbrC,DegU,
6、Fur,sigE,sigHEC:2.1.2.1 glycine hydroxymethyltransferase benzaldenhydeDegU,purR,resDcomA,spoIIIDDegU,PurREC:1.4.99.1 D-amino-acid dehydrogenase indoleabrB,DegU,PurR,LevR,MntR,sigE.NonenoneEC:1.3.1.28 2,3-dihydro-2,3-dihydroxybenzoate dehydrogenase benzoatefur,perRfur,perR,zurcodY,DegU,Fur,HprEC:1.2.
7、1.3 aldehyde dehydrogenase (NAD+) indole,Naphthalene,benzoateccpACcpAcodY,sigF,sigHEC:1.1.3.15 glycolate oxidase indoleccpA,codY,Fur,zurNoneperREC:1.1.1.1 alcohol dehydrogenase 2-butanone,acetone,benzaldenhyde,2-pentanone,hexanol,acetophenone,2-nonanonenoneNonenoneEC:4.1.1.4 acetoacetate decarboxyla
8、se 2-butanone,acetone,acetophenonenone- 尽管尽管B16B16中的大多数合成酶系在其它芽孢杆菌（包括无引诱活性的芽孢杆菌）保守，但中的大多数合成酶系在其它芽孢杆菌（包括无引诱活性的芽孢杆菌）保守，但B16B16与它们的顺式作用元件不同，说明调控方式可能是与它们的顺式作用元件不同，说明调控方式可能是B16B16引诱剂合成的关键因素之一。引诱剂合成的关键因素之一。comP-comA群体感应系统下游调控的靶标基因功能分类群体感应系统下游调控的靶标基因功能分类靶标基因数目：119个* *与枯草芽孢杆菌的相比，与枯草芽孢杆菌的相比， ComP-comAComP-co
9、mA系统在系统在B16B16中有很大不同。中有很大不同。 B16 B16 突变株突变株 E.coli E.coli 空白培养基空白培养基突变株是comP突变株突变菌株吸引能力的检测突变菌株吸引能力的检测u 野生型野生型B16:B16: 167 37.112.67%u comPcomP突变菌突变菌: : 1 0.300.25%uE.coliE.coli : : 2 11.480.49%u 空白培养基空白培养基: : 1 0.150.10% SPME/GC-MS检测检测 comP突变株突变株2.413.414.415.416.417.418.419.4110.4111.4112.4113.4114
10、.4115.4116.41Time0100%0100%0100%0100%BL1 6Scan EI+ TIC9.56e57.323.442.991.702.535.573.463.674.933.775.726.256.699.967.349.677.368.378.028.769.519.0511.1610.0210.8411.7814.6612.1012.6513.4315.08野生型2 Scan EI+ TIC5.88e64.852.651.922.353.443.223.783.974.675.614.914.975.285.667.175.718.817.538.06 8.4314.
11、6610.009.749.3811.2211.8012.3715.0816.9415.65BC2 7Scan EI+ TIC4.11e610.017.373.062.611.822.125.633.543.855.034.404.855.496.745.736.067.299.947.418.428.077.519.608.819.5211.2210.0610.8810.1611.9511.2812.0012.5912.8313.35control2 Scan EI+ TIC1.12e811.239.989.747.392.141.833.095.234.865.437.449.597.628
12、.098.6010.8910.1510.2311.7911.9312.58野生型野生型B16comP空白培养基空白培养基2-庚酮庚酮甲基酮合成途径相关基因启动子预测的调控元件甲基酮合成途径相关基因启动子预测的调控元件 基因TFfabDCcpA、PerR、SigB、SigK、Xre、ZurfabIComK、RocR、SigB、SpoIIID、Zur fabF & fabHADegU、PerR、SigAfabHBAhrC、AraR、DegU、Fur、Hpr、IolR、SigE、XrefabLCodY、DegU、Fur、RocR、SigG、SinR、ZurfabZAhrC、CcpA、ComK、Fur
13、、SigA、SigG、SigW、SigXynePCodY 、SigA、SigF、SinR、TnrADegUComKCodYComA2-庚酮合成相关基因庚酮合成相关基因MKS and MKSYneP,YtpA2-2-庚酮的合成途径庚酮的合成途径候选基因的异源表达候选基因的异源表达YneP蛋白蛋白16.1 kDYtpA蛋白蛋白29.5 kDMarker97.266.444.329.020.114.32-heptanone2-pentanone2-hexanone 2-nonanone2-octanone2-undecanone2-Decanone SPME/GC-MSSPME/GC-MS检测检测
14、候选基因表达菌株候选基因表达菌株 2-heptanone RT6.828Deng X, Tian Y, Niu Q, Xu X, Shi H, Zhang H, Liang L, Zhang K*, Huang X*. The ComP-ComA quorum system is essential for “Trojan horse” like pathogenesis in Bacillus nematocida. PloS ONE, 2013, 8 (10): e76920. 菌株菌株B16B16产生特异性信号分子：产生特异性信号分子：苯甲醛苯甲醛, 2, 2庚酮庚酮, 6, 6甲基甲基
15、2 2庚酮庚酮, ,三羰基环庚三烯三羰基环庚三烯, 2-, 2-乙基已醇乙基已醇, ,苯乙酮苯乙酮, 2, 2戊酮戊酮, , 苯甲酸苄酯苯甲酸苄酯. .2、线虫是如何上当的？、线虫是如何上当的？2、线虫是如何上当的？、线虫是如何上当的？AWBAWB神经元神经元AWB：主要感受驱避性的物主要感受驱避性的物质，使线虫产生躲避行为质，使线虫产生躲避行为 AWAAWA：丁二酮、异烟酰氨、：丁二酮、异烟酰氨、噻唑类噻唑类 AWC：苯甲醛苯甲醛 、丁酮、异戊醇丁酮、异戊醇 、噻唑类噻唑类 线虫具有完善的化感体系，可检测线虫具有完善的化感体系，可检测挥发性挥发性、水溶性水溶性等多种化学物质，并以这些为等多种
16、化学物质，并以这些为线线索，索，追踪食物追踪食物、躲避危险躲避危险，这些神经元主要集中在，这些神经元主要集中在头部头部。线虫有线虫有1212对头部化感神经元对头部化感神经元具有纤毛，纤毛结构对线虫感知环境中的化学物质是极为关键的。具有纤毛，纤毛结构对线虫感知环境中的化学物质是极为关键的。1 1、线虫感知、线虫感知B16B16吸引的神经元吸引的神经元00.10.20.30.40.50.60.7N2odr-1daf-11tax-2tax-4odr-7线虫对菌株B16的趋化指数基因型Index对菌株B16的趋化指数AWC: odr-1和和daf-11（鸟苷酸环化酶）（鸟苷酸环化酶） tax-2,tax-4（环化核苷酸离子通道）（环化核苷酸离子通道）AWA: odr-7(核激素受体核激素受体)实验部分实验部分感知信号分子的神经元感知信号分子的神经元A ACB BBenzaldehyde、2-HeptanoneAWC:AWA:2-ethyl, 1-HexanolGPCR己知在己知在AWCAWC表达的表达的GPCR: STR-2, SRA-13GPCR: STR-2, SRA-13str-2str
