表面活性素依赖浓度阈值调控芽孢杆菌生物膜形成的研究开题报告

1. 研究目的与意义

生防微生物防治植物病害的相关研究可追溯至上世纪20年代，根围拮抗芽孢杆菌因其抑菌谱广、对多种植物病害具较好防效，促生效果明显而被广泛深入研究。研究表明，芽孢杆菌的生防效果与其在根表面（Rhizoplane）的定殖能力和其所产生的多种抗菌物质或蛋白质酶类等密切相关。脂肽类抗生素不仅具有拮抗作用，且可影响生防菌生物膜的形成从而影响其在根部定殖的能力。已有研究表明，表面活性素Surfactin缺失突变体会影响其在根部的定殖能力，且影响病害防治效果。Bais等2004 年报道，将Surfactin合成基因突变后，Bacillus subtilis6051 不能形成坚固的生物膜从而降低了定殖的效率，且对Pseudomonassyringae的生防效果下降，进一步的研究显示其防治作用的强弱与生防菌产生的Surfactin的量正相关。Daniel Lopeza等研究表明，在生物膜形成培养基Msgg中，Surfactin缺失突变体生物膜形成能力比野生型显著下降，然而当外加Surfactin（10-20μM）后，其能够部分恢复生物膜的形成。Oslizlo等报道，不同芽孢杆菌自身所产生Surfactin的量和同系物种类并不相同；即使Surfactin产量较高的菌株，其形成生物膜的能力与产量低的菌株相当，甚至偏低。综合以上，我们推测，芽孢杆菌生物膜的形成能力与其产生的Surfactin密切相关，但并非简单的线性正相关关系，可能是依赖于Surfactin浓度的一种双向平衡调控模式。

本研究团队前期研究显示，芽孢杆菌在植物根部定殖过程中，其生物膜形成相关基因和surfactin合成酶基因参与了其定殖根部的过程。芽孢杆菌生物膜中的重要组成成分主要包括胞外多糖(EPS)、多聚谷氨酸(PGA)、TasA蛋白和BslA蛋白。本研究拟围绕芽孢杆菌不同浓度脂肽类抗生素surfactin对生物膜形成的调控机制开展研究。

2. 国内外研究现状分析

见文献综述

3. 研究的基本内容与计划

12.27-1.7: 完成文献查阅与开题报告撰写。

2.25-3.31:通过体外添加不同浓度的surfactin，观察其对芽孢杆菌野生型和生物膜成分突变体的生物膜形成的影响，明确其作用规律。

4.1-5.31: 基于芽孢杆菌野生型和生物膜主成分突变体，利用qrt-pcr技术分析不同浓度的surfactin对生物膜形成、调控相关基因的实时表达情况。

4. 研究创新点

无