Long Lin, Xiaolong Shao, Yicheng Yang, Aprodisia Kavutu Murero, Limin Wang, Gaoge Xu, Yangyang Zhao, Sen Han, Zhenhe Su, Kangwen Xu, Mingming Yang, Jinxing Liao, Kaihuai Li, Fengquan Liu, Guoliang Qian
产酶溶杆菌是一种新型的生防细菌,能产生胞外水解酶、抗真菌毒素蛋白、抗菌次生代谢产物、IV型分泌系统(T4SS)等多种生防武器,高效抑制真菌、卵菌、细菌、线虫等多种植物病原菌的生长。与常见的生防假单胞菌和芽胞杆菌相比,产酶溶杆菌具备一些独特的生防特征,例如细胞表面缺乏鞭毛,可合成并分泌新型抗真菌代谢产物HSAF(heat-stable antifungal factor,宁溶霉素),通过T4SS接触抑制病原细菌的生长等。本文将重点从丢失鞭毛的形态和功能适应性,抗真菌代谢产物HSAF的合成调控机制,T4SS介导“接触抑菌”三个方面阐述产酶溶杆菌具备这些独特生防特性背后的机制。研究表明,产酶溶杆菌基因组中部分鞭毛合成相关基因缺失导致其丢失鞭毛,但依然保留鞭毛III型分泌系统。该系统在产酶溶杆菌中不再负责鞭毛合成,而是发生功能分化,参与IV型菌毛合成以及抗真菌毒素蛋白的分泌。产酶溶杆菌中宁溶霉素的合成主要受到转录因子Clp和第二信使c-di-GMP的调控。其中,Clp可以直接结合在HSAF合成基因簇的启动子上激活其转录,促进HSAF合成,而高浓度的c-di-GMP可以结合Clp并使其与启动子解离,从而抑制HSAF的合成。鸟苷酸环化酶(DGC)和磷酸二脂酶(PDE)是c-di-GMP合成与降解的关键酶,产酶溶杆菌中一些特异的蛋白互作如Clp与LchP(PDE)互作、CdgL与WspR(DGC)互作,构成了该细菌胞内特有的c-di-GMP信号通路来调控宁溶霉素的合成。产酶溶杆菌虽然不能产生抗革兰氏阴性细菌的代谢产物,但利用T4SS,它能够通过细胞间的接触转运毒性效应蛋白,实现对其他革兰氏阴性细菌生长的抑制。同时,产酶溶杆菌还能利用T4SS向土著病原细菌和其他生防细菌体内转运多种非毒性效应蛋白进入,抑制它们的群体感应或激活它们抗菌代谢产物合成,从而建立过去未知的微生物种间互作新方式。产酶溶杆菌独特的生防特征及其背后的调控机制揭示了生防细菌发挥抑菌功能的新途径,为该细菌高效生防菌剂的研发和应用提供了坚实的理论支撑。