细菌sRNA Igr3927在植物根系分泌物刺激时调控靶标基因表达的研究

近年来细菌sRNA的研究正在受到日益关注，不过，对sRNA的研究多是在革兰氏阴性细菌中展开的，而对革兰氏阳性细菌的研究则比较少；同样的，目前对促植物生长根际细菌（PGPR）的研究也主要集中于革兰氏阴性细菌。解淀粉芽孢杆菌FZB42是一株遗传背景较为清楚地革兰氏阳性PGPR，申请人在对FZB42转录组的研究中发现了一个新的sRNA Igr3927，并证实该sRNA的转录被植物根系分泌物中的某种成分所强烈抑制；结合生信息学的分析以及前期microarray 实验结果所提供的线索，申请人预测了该sRNA可能的刺激物和靶标，并提出了其基本作用机制的假设。本申请以验证该假设为基础，制定了一个系统的研究计划，以期揭示Igr3927应答植物信号物并调节靶标基因表达的具体机制。研究结果将不仅会挖掘出新的sRNA功能，阐明其作用机制，而且将对深入了解革兰氏阳性PGRP与植物的相互作用做出贡献。

解淀粉芽孢杆菌FZB42是革兰氏阳性植物根际促生细菌（plant growth promoting rhizobacteria, PGPR）的典型代表，该类细菌与植物的相互作用机制，一直以来是微生物研究领域的一个重要方向。我们在前期的工作中在FZB42中发现了一个可能介入“植物-微生物”相互作用关系的sRNA候选物，并将之命名为Igr3927。目前，对 sRNA 的深入研究主要还集中革兰氏阴性细菌中，在以枯草芽孢杆菌为代表的革兰氏阳性细菌当中也发现了相当数量的sRNA，但是深入的研究非常少，对于PGPR菌株来说更是没有。因此我们在项目中对Igr3927的表达、调控、功能等方面进行了深入研究。我们的结果（1）确定了Igr3927的序列结构，关键转录调控因子，以及在不同条件下的表达情况；此外，对Igr3927功能的研究发现，（2）Igr3927在超表达的情况下导致细胞形成更多的芽孢，且明显影响生物膜的形成；我们的实验结果不仅发现了Igr3927影响到的细菌表型，而且（3）发现了它的分子靶标spoIVA，Igr3927在超表达的情况下抑制了spoIVA基因的高表达。最后，作为研究的拓展，我们（4）成功鉴定出了至少18个在FZB42中存在的新的细菌sRNA。我们的研究结果将sRNA的研究首次推进到了PGPR菌株当中，拓宽了sRNA的研究领域，并以Igr3927为代表，发现了sRNA可以调控的全新的功能，并对研究“植物—微生物”的相互作用具有重要的启示意义。