外源信號分子對脫氮副球菌反硝化過程調控作用的研究.pdf

1、脫氮副球菌（Paracoccus denitrificans）是一類可以利用O2和硝酸鹽作為電子受體，在有氧和厭氧條件都可以進行反硝化作用的反硝化細菌，它能夠將NO3-還原轉化為NO、N2O或N2。群體感應是通過向環(huán)境中釋放信息分子即自體誘導物并感應其濃度變化，當信息分子在環(huán)境中積累到一定閾值時可以調控細菌群體的生理代謝行為。?；呓z氨酸內酯(AHLs)是主要調控革蘭氏陰性菌群體感應的一類信號分子。本實驗以反硝化細菌P.denitrif

2、icans為研究對象，通過外源添加C6-HSL(N-hexanoyl-DL-homoserine lactone)、 C14-HSL(N-Tetradecanoyl-DL--homoserine lactone)和 C16-HSL(N-hexadecanoyl-L-Homoserine Lactone)三種AHL類信號分子到細菌培養(yǎng)基中，分別在有氧條件和厭氧條件下探究P.denitrificans對3種不同類型AHL的的響應情況，主要方

3、法是測定細菌反硝化過程中產生的NO3--N、NO2--N和N2O氣體的濃度，同時分析群體感應(QS)系統(tǒng)及反硝化相關功能基因mRNA的相對表達水平。研究結論歸納如下:
　　(1)外源短鏈信號分子C6-HSL和長鏈信號分子C14-HSL對脫氮副球菌DSM413的影響。
　　2μM C6-HSL對脫氮副球菌的生長以及反硝化過程的硝酸鹽到亞硝酸鹽的還原都無顯著性影響。2μM C14-HSL抑制了P.denitrificans的厭氧

4、生長，但對細菌的好氧生長和硝酸鹽還原無顯著性影響。在有氧條件下，C6-HSL處理組的nirS、norC和nosZ等基因的mRNA相對表達量下調，nirS、norB和norC等基因也受到C14-HSL的調控表達量下調，同時氧化亞氮氣體的相對積累速率受到C6-HSL和C14-HSL的抑制。在厭氧條件下，AHL處理組硝酸鹽還原轉化受到抑制，C6-HSL組的nirS和norBC表達顯著上調，而C14-HSL處理組nirS，norB，norC和n

5、osZ等基因的mRNA相對表達都出現(xiàn)顯著上調。因此，好氧反硝化的N2O產生的相對速率受到外源信號分子C6-HSL和C14-HSL的顯著抑制，在厭氧生長時相反，C6-HSL顯著加強亞硝酸鹽到N2O氣體的還原過程，同時C14-HSL也有助于促進P.denitrificans反硝化的N2O氣體產生和還原活動。實驗結果表明，C6-HSL和C14-HSL主要影響了反硝化亞硝酸還原酶、一氧化氮還原酶以及氧化亞氮還原酶的活性，從而群體感應主要對脫氮副

6、球菌反硝化的氧化亞氮釋放過程產生調控作用。兩個實驗的結果比較可知，長鏈C14-HSL比短鏈C6-HSL對P.denitrificans DSM413厭氧反硝化的促進作用更顯著。
　　(2)外加同源信號分子C16-HSL對脫氮副球菌DSM413的影響。
　　無論是有氧條件還是厭氧條件，外加2μM C16-HSL對P.denitrificans的生長都產生顯著的抑制作用。C16-HSL顯著抑制P.denitrificans好氧反