生物杀虫剂-昆虫病原线虫与其共生细菌的共生调控

昆虫病原异小杆属 Heterorhabditis 与斯氏属Steinernema线虫是重要的新型生物杀虫剂，与Photorhabdus 属和Xenorhabdus 属共生细菌之间存在4个方面的共生关系：细菌对线虫的信息诱导，细菌对线虫的营养，线虫对细菌的携带与保护，细菌对非共生线虫的毒性。它们之间的共生关系是线虫大量培养与应用、线虫-细菌共生机理研究的基础，由一系列基因主导与调控。本项目旨在以Photorhabdus 属共生菌和异小杆线虫为模型，利用微生物学、生物化学、分子生物学、基因工程、蛋白质组学等技术，研究rpoB基因突变与ppGpp调控因子对共生菌的生理生化、蛋白质组、及共生菌与线虫关系的影响，从DNA、RNA、蛋白质水平探索参与调控共生菌与线虫共生关系的调控元件及各元件之间的相互作用。为进一步阐明线虫-细菌共生机理、提升这类生物杀虫剂产业化关键技术提供重要依据。

昆虫病原异小杆属 Heterorhabditis 与斯氏属 Steinernema 线虫是国际上新型、安全、高效的生物杀虫剂。这类线虫作为昆虫的“蛔虫”是与其体内专化性携带的共生细菌一起致死寄主昆虫的，分别与 Photorhabdus 属和 Xenorhabdus 属共生细菌互惠共生，线虫与共细菌之间存在4个方面的共生关系：细菌对线虫的信息诱导，细菌对线虫的营养，线虫对细菌的携带与保护，细菌对非共生线虫的毒性。它们之间的共生关系是线虫大量培养与应用、线虫-细菌共生机理研究的基础。. 本项目以 Photorhabdus 属共生细菌和异小杆线虫为模型，利用利福平诱变法构建共生细菌rpoB基因突变库，获得500株突变株；同时以同源互换方法构建了ppGpp调控相关基因rpoS、relA、relC等10多株突变株；并研究了相关突变株的形态、生理生化特征，对昆虫的毒力测定，对共生菌与线虫的共生关系（信息、营养、毒性、定殖）的影响等，从DNA水平、RNA水平、蛋白质水平探索共生细菌与昆虫病原线虫之间的共生调控网络。研究结果表明，利福平的诱变没有改变共生细菌LN2的型态、对昆虫的毒性、以及于线虫肠道的定殖能力；rpoB基因的突变是共生细菌LN2耐利福平的主要机制；rpoB基因突变位点不同的耐利福平菌株在不同程度上影响了ppGpp调控相关基因的转录或表达； rpoB基因的不同突变位点不同程度地影响了共生细菌与线虫的关系；通过比较蛋白组方法获得了与线虫共生关系相关的蛋白7个：DsbA、HlpA、RhlE、RplC、NamB、YgdH、YggE。共生细菌ppGpp调控相关基因rpoS、relA、relC、spoT、dksA、hipA等基因的突变没引起rpoB基因的突变，而以上基因的突变在对共生细菌与线虫共生关系方面有不同的影响。研究成果表明，线虫与共生细菌之间的共生关系由一系列的基因主导与调控。. 本项目发表期刊学术论文4 篇，其中SCI收录论文 2 篇，中文核心期刊论文 2 篇；发表会议论文 6 篇；参编英文专著 1 部；申请国家发明专利 1 项；培养硕士研究生 3 名，新增副高 1 名；待投稿论文2篇。项目研究成果为进一步阐明线虫-细菌共生机理、提升这类生物杀虫剂产业化关键技术提供重要依据。