通过全基因组测序分析发现植物根际分离获得的生防铜绿假单胞菌株M18 (Pseudomonas sp. M18)具有与人类条件致病铜绿假单胞菌株PAO1(P. aeruginosa PAO1)相似的遗传背景,并且都产生吩嗪类化合物,具有phz1和phz2两个吩嗪合成基因簇,然而全局调控系统GacS/GacA对菌株M18中吩嗪化合物的合成具有负调控作用,而在铜绿假单胞菌PAO1中显示出正调控作用。本课题通过研究传感器RetS在不同温度下对吩嗪产量的影响,进而发现在铜绿假单胞菌M18和PAO1中表现出来的区别性调控是跟温度有关,并且通过GacA/RsmA信号通路作用在不同的吩嗪合成基因簇上。而这种由温度引起的对吩嗪进行区别性调控的现象在其他两个传感器GacS和LadS中存在,但三者表现的调控程度并不相同。首先,运用PCR技术从野生型M18菌株中克隆retS基因,并通过同源重组技术构建该基因的抗性插入突变株M18RS,测定M18和M18RS在28℃和37℃两个温度同批培养条件下吩嗪-1-羧酸(PCA)和绿脓菌素(PYO)的产量,发现对于铜绿假单胞菌M18来说,传感器RetS在不同的温度下,对次级代谢产物PCA的产量具有不同的调控方式,在较低的温度28℃时,RetS对PCA的合成具有正调控作用,retS基因的失活导致了PCA产量的下降,而当温度处于37℃时,RetS对PCA和PYO的合成都具有负调控作用,retS基因的失活能够促使PCA和PYO产量的上升,并且上述的现象能通过反式互补实验得到进一步的确认。其次,现有的结果已经证实,PCA的合成由phz1和phz2两个基因簇共同完成,通过测定两个基因簇在野生型M18和retS基因突变株M18RS中28℃和37℃下的转录和翻译融合表达量,发现RetS在28℃时主要正调控phz2基因簇,而37℃主要负调控phz1基因簇,并且都主要作用在翻译水平,即不同的温度下产生的区别性调控是通过不同的吩嗪合成基因簇来完成。进一步通过构建retS和gacA基因的双突变株M18RSG以及GacA的过表达质粒和翻译融合质粒来分析RetS和GacA/RsmA信号通路的关系,发现GacA位于RetS介导的信号通路的下游,并参与信号的传导,RetS在不同温度下对PCA产量的区别性调控主要通过GacA来完成,但gacA自身的表达受温度的影响不大。现有的研究表明,传感器RetS、GacS和LadS介导的信号通路都与GacA有联系,通过分别构建gacS和ladS的单突变株M18GS和M18LS,测定它们在28℃和37℃两个温度下吩嗪-1-羧酸(PCA)和绿脓菌素(PYO)的产量,发现传感器GacS和LadS有自身的调控特异性,但也具有和RetS类似的由温度引起的区别性调控的方式。
