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WIWAM高通量植物表型成像分析平臺(tái)真菌研究

更新時(shí)間:2022-05-19 點(diǎn)擊量:1391

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疥瘡鏈霉菌是一種與常見疥瘡相關(guān)的植物病原菌。這主要?dú)w因于它能夠產(chǎn)生植物毒素thaxtominA,其生物合成由纖維二糖觸發(fā)。在對(duì)纖維二糖存在時(shí)釋放的其他代謝物的調(diào)查中,我們?cè)诤薪戬忔溍咕膖haxtomin提取物中發(fā)現(xiàn)了其他化合物。質(zhì)譜(MS)和核磁共振(NMR)結(jié)構(gòu)分析表明,這些化合物是TOR(雷帕霉素靶點(diǎn))激酶(TORK)途徑抑制性脂肽rotihibin A的氨基酸序列變體,主要化合物命名為rotihibin C和D。與thaxtomin相反,在葡萄糖存在的情況下也能誘導(dǎo)產(chǎn)生Rotihibin C和D,這表明它們的生物合成受到不同的調(diào)節(jié)。通過(guò)靶向蛋白質(zhì)組學(xué)的結(jié)合,在S。疥瘡87-22。該簇跨越33kbp,編碼2種不同的非核糖體肽合成酶(NRPSs)和12種附加酶。在其他公開獲得的完整放線菌基因組中發(fā)現(xiàn)了同源rth生物合成基因簇。Rotihibin C和D在低濃度下對(duì)小檸檬和擬南芥表現(xiàn)出除草活性,通過(guò)監(jiān)測(cè)對(duì)生長(zhǎng)的影響和光系統(tǒng)II的最大光化學(xué)效率可以看出。

關(guān)鍵詞:鏈霉菌;TORK;常見痂;脂肽;非核糖體肽;蛋白質(zhì)組學(xué)

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1.纖維二糖對(duì)疥瘡鏈霉菌RL-34分泌代謝組的影響

已知纖維二糖可誘導(dǎo)Streptomyces scabies 中 thaxtomin A 的產(chǎn)生。假設(shè)纖維二糖還引發(fā)其他對(duì)根和塊莖作物感染很重要的毒力因子的產(chǎn)生。當(dāng)比較來(lái)自在國(guó)際鏈霉菌計(jì)劃培養(yǎng)基 4 (ISP-4) 中生長(zhǎng)的 S.scabies RL-34 培養(yǎng)物的培養(yǎng)基正丁醇提取物的高效液相色譜 (HPLC) 譜時(shí),無(wú)論是否添加0.7%纖維二糖,在纖維二糖存在下生長(zhǎng)后獲得的提取物的HPLC曲線中出現(xiàn)了新峰(圖 1)。

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2.蛋白質(zhì)的相對(duì)豐度作為非核糖體肽機(jī)制的一部分,以響應(yīng)纖維二糖(CB)(Glc2) 或葡萄糖(Glc)供應(yīng),由靶向蛋白質(zhì)組學(xué)(LC-MRM) 確定

除了thaxtomin 生物合成基因簇 (BGC),S.scabies 還擁有其他四種NRP合酶(NRPS)型BGC;其中兩個(gè)是神秘的,即BGC尚未與遺傳物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的生物分子。在之前的蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了與神秘的NRPS型BGC(從 scab_3221到scab_3351)相關(guān)的蛋白質(zhì)。我們通過(guò)使用多反應(yīng)監(jiān)測(cè) (MRM) 的靶向蛋白質(zhì)組學(xué)研究了這種BGC與rotihibin產(chǎn)生之間的可能關(guān)系。SCAB_3241、SCAB_3251、SCAB_3281、SCAB_3291、SCAB_3301和SCAB_3321的蛋白型肽用于評(píng)估蛋白質(zhì)水平。圖2顯示了葡萄糖或纖維二糖的存在與所選蛋白質(zhì)的產(chǎn)生之間的正相關(guān),從而提供了第一個(gè)證據(jù),證明輪替抑制素的產(chǎn)生與這種神秘的BGC可能存在聯(lián)系。有趣的是,纖維素利用調(diào)節(jié)因子cebR的失活對(duì)該簇的酶的產(chǎn)生沒(méi)有影響,甚至對(duì)scab_3221 基因產(chǎn)物產(chǎn)生相反的影響(15)。這表明纖維二糖對(duì)NRPS基因簇表達(dá)的影響不依賴于cebR并且與thaxtomin的產(chǎn)生沒(méi)有協(xié)同調(diào)節(jié)。

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3.RotihibinC對(duì)Lemna minor光系統(tǒng)II最大光化學(xué)效率的影響

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4.RotihibinD對(duì)Lemna minor光系統(tǒng)II最大光化學(xué)效率的影響

此外,本文使用FV/FM比率作為代理評(píng)估了rotihibinsC和D對(duì)光系統(tǒng)II光化學(xué)的影響。在暗適應(yīng)FV/FM測(cè)量中,測(cè)量的是最小熒光(F0)。接下來(lái),使用強(qiáng)光閃光關(guān)閉(減少)所有反應(yīng)中心并測(cè)量最大熒光,稱為FM。FM2F0的差值是FV值。FV/FM比率代表光系統(tǒng)II的最大潛在量子效率。 一般來(lái)說(shuō),植物壓力越大,可用的開放反應(yīng)中心就越少,這導(dǎo)致FV/FM比率降低。RGB和葉綠素?zé)晒鈭D像在補(bǔ)充材料中的圖S2至S5中描述。以FV/FM比率為代表,光系統(tǒng)II的最大光化學(xué)效率隨著營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中 rotihibin濃度的增加呈下降趨勢(shì),表明rotihibins影響L.minor的光合作用(圖3和圖4)。

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圖5.rotihibins C和D對(duì)擬南芥的影響

施用后96小時(shí)的序數(shù)分析也表明,用0.1mM Rotihibin C和D處理的擬南芥植株的生長(zhǎng)和光系統(tǒng)II(FV/FM)(52)的最大光化學(xué)效率受到影響(圖5)。在這里,沒(méi)有向營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中添加Rotihibin,而是將其噴灑到植物上;這就解釋了與L微量生物測(cè)定。大多數(shù)除草劑作為水基噴霧劑使用,這是農(nóng)民保護(hù)植物產(chǎn)品的簡(jiǎn)單方法。陽(yáng)性對(duì)照品為商用草甘膦制劑(RoundUp Turbo),摩爾濃度約為3m。在較低濃度的rotihibin D(0.05mM和0.005mM)下,觀察到對(duì)擬南芥幼苗的生長(zhǎng)促進(jìn)作用,這再次反映了一種激素效應(yīng)(圖6)。

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