浅黄色假单胞杆菌次生代谢产物及其功能研究

Nematode-trapping fungi play important roles in the bio-control of nematode population in the environment. These fungi are capable of developing specific trapping devices to capture and kill nematode prey. Nematodes can effectively induce trap formation in nematode-trapping fungi. A symbiotic bacterium, Pseudomonas lurida, was isolated from nematode which can induce trap formation in different nematode-trapping fungi. It is hint that symbiotic bacterium may play important function in the process of nematode inducement. Genome sequencing of Pseudomonas lurida shows it contains ten secondary metabolites of the biosynthetic gene cluster and possess the potential to produce rich secondary metabolites. In the project, we optimize culture conditions, isolate and identify compounds from Pseudomonas lurida and screen the inducement activity of compounds. The candidate genes that induce traps formation by the active compound are deduced by Digital Gene Expression Tag Profiling and information biology analysis, and further confirmed by Real time PCR, gene knockout and complement. It will guide us for further research on the mechanism of the active compounds. The result will clarify the secondary metabolites and function of Pseudomonas lurida for the first time which will provide new induce active compound and strategy for nemtode biocontrol.

捕食线虫真菌是自然界中控制线虫的主要生物因子，捕食器官则是其捕食线虫的重要武器。研究表明线虫能有效诱导捕食线虫真菌产生各类捕器，申请人前期从线虫的共生细菌中分离筛选获得能大量诱导该类真菌产生各类捕食器官的淡黄色假单胞菌(Pseudomonas lurida)，提示线虫的共生细菌可能在线虫诱导捕器形成中发挥重要作用。该菌基因组数据表明其含有10个次生代谢生物合成基因簇，具有产生丰富次生代谢产物的潜力。项目以淡黄色假单胞菌为研究对象，通过培养条件优化，分离纯化次生代谢产物并进行结构解析；对化合物诱导活性进行筛选；利用数字表达谱及信息生物学等方法推测活性化合物诱导捕器形成的候选基因，通过Real time PCR、基因敲除和回补进行验证，为进一步研究化合物作用机制奠定基础。通过项目研究，将首次阐明淡黄色假单胞菌的次生代谢产物及功能，有望提供诱导捕器形成的新的活性物质，为线虫生物防治提供新的策略

捕食线虫真菌是线虫生物防治的重要资源。捕食器官的形成是其防效的关键。淡黄色假单胞杆菌（Pseudomonas lurida）能有效诱导捕食线虫真菌产生捕食器官。本项目对淡黄色假单胞杆菌（P. lurida）的培养条件进行优化，其发酵液可以诱导不同捕食线虫真菌形成三维菌网、粘性分支、收缩环和粘球，具有诱导普遍性。通过代谢调控，对调控基因araC和gacA进行过表达，分别得到转化子P. lurida ∆180和 P. lurida ∆182；对负调控基因lon进行敲除，得到转化子P. lurida ∆183；利用LC-MS对转化子和野生型菌株的代谢产物进行检测，结果表明转化子P. lurida ∆180的代谢产物更为丰富。完成淡黄色假单胞菌（P. lurida）次生代谢产物的分离纯化，鉴定挥发性成分30余个，分离到非挥发性化合物27个。对分离鉴定的化合物进行诱导捕食线虫真菌捕器形成的活性测定，结果表明3个化合物能诱导捕器形成，其中化合物1-methylimidazolidine-2,4-dione和cyclo[L-(4-hydroxyprolinyl)-L-leucine]的诱导活性为首次报道。通过项目研究提供了新的诱导捕器形成的活性物质，为线虫综合防治策略提供新的思路。