MecA调控枯草芽胞杆菌9407生物膜形成的分子机制研究

The ability of biofilm formation is important for the stable colonization of biological control agents on the plants and affects its biocontrol efficacy. Bacillus subtilis 9407 is a beneficial bacteria against apple ring rot disease and bacterial fruit blotch. It showed dramatic antagonistic activity against a variety of fungal and bacterial pathogens. Our previous results showed that MecA plays a major role in biofilm formation, colonization of B. subtilis 9407 and biocontrol of bacterial fruit blotch. Moreover, MecA positive regulates the biofilm formation and the expression of eps operon which is contrary to the conclusion that MecA negatively regulates biofilm formation reported in previous studies. These results indicating that there is a new mechanism of regulation of biofilm formation regulated by MecA in B. subtilis 9407. Based on these results, in order to reveal the role of MecA in biofilm formation, chemistry methods and molecular technologies will be used. Then, functional genomics techniques, transcriptomics analysis and qRT-PCR will be used to define the regulatory relationship of MecA to reported biofilm formation regulators and candidate key regulators. Finally, a comprehensive analysis of the above results will be done to disclose the regulatory pathways of MecA on biofilm formation in B. subtilis 9407. The results of this study will be not only beneficial to reveal the biocontrol mechanisms of B. subtilis 9407, but also helpful to explore new way to increase the biocontrol activity of biological control agents.

芽胞杆菌的生物膜形成能力能够决定其定殖的稳定性进而影响生防效果。枯草芽胞杆菌9407（9407）对多种病原菌具有拮抗作用，对苹果轮纹病和甜瓜果斑病具有明显的防治效果，应用前景广阔。本项目前期研究发现，MecA影响9407的生物膜形成和定殖，在防治甜瓜果斑病中发挥重要作用；MecA正调控9407的生物膜形成与eps转录，与已有研究报道不同，推测MecA调控9407生物膜形成存在新机制。本项目拟通过功能基因组学研究，明确MecA在9407生物膜形中的正调控作用；通过基因敲除、功能互补、转录组测序分析、qRT-PCR验证等技术，确定MecA对已知生物膜形成调节子的调控，同时探索MecA对新候选关键调节基因的调控，最终揭示MecA调控9407生物膜形成的分子机制。预期研究结果将拓宽枯草芽胞杆菌生物膜形成调控网络，不仅有利于揭示9407的防病机制，而且有助于探寻提高生防菌生防效果的新途径。

芽胞杆菌（Bacillus spp.）是一类能产生内生芽孢的革兰氏阳性菌，广泛存在于自然环境中，具有适应性广、抗逆性强、环境友好等优点，是一种重要的生防因子。目前，已报道的具有生防潜力的芽胞杆菌较多，但是只有少数菌株可用于商业化制剂生产，主要原因是田间应用效果不稳定。芽胞杆菌发挥生防作用的前提是能在寄主植物体内以及其他生境中稳定定殖。生物膜（biofilm）形成能力对于芽胞杆菌的稳定定殖具有重要意义。枯草芽胞杆菌（B. subtilis）9407具有强健的生物膜形成能力，能在甜瓜根部和叶部稳定定殖，对苹果轮纹病和甜瓜果斑病具有明显的防治效果。本项目前期研究发现，MecA蛋白影响B. subtilis 9407的生物膜形成能力，改变该菌株在植株上的定殖能力，在防治甜瓜果斑病中发挥重要作用；MecA正调控B. subtilis 9407的生物膜形成与eps转录，与已有研究报道不同，推测MecA调控B. subtilis 9407生物膜形成存在新机制。本项目通过功能基因组学研究结合生物膜形成能力检测，明确了MecA在B. subtilis 9407生物膜形中的正调控作用；通过基因敲除、功能互补、基因表达水平检测等技术手段，确定了MecA 对生物膜形成调节子Spo0A、SinI、SinR和AbrB的调控，揭示了MecA 调控B. subtilis 9407生物膜形成的分子机制。本项目的研究结果拓宽了枯草芽胞杆菌生物膜形成调控网络，不仅有利于揭示B. subtilis 9407的防病机制，而且有助于探寻提高生防菌生防效果的新途径。