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WIWAM高通量植物表型成像分析平台真菌研究

发布时间:2022-05-19 点击量:97

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疥疮链霉菌是一种与常见疥疮相关的植物病原菌。这主要归因于它能够产生植物毒素thaxtominA,其生物合成由纤维二糖触发。在对纤维二糖存在时释放的其他代谢物的调查中,我们在含有疥疮链霉菌的thaxtomin提取物中发现了其他化合物。质谱(MS)和核磁共振(NMR)结构分析表明,这些化合物是TOR(雷帕霉素靶点)激酶(TORK)途径抑制性脂肽rotihibin A的氨基酸序列变体,主要化合物命名为rotihibin C和D。与thaxtomin相反,在葡萄糖存在的情况下也能诱导产生Rotihibin C和D,这表明它们的生物合成受到不同的调节。通过靶向蛋白质组学的结合,在S。疥疮87-22。该簇跨越33kbp,编码2种不同的非核糖体肽合成酶(NRPSs)和12种附加酶。在其他公开获得的完整放线菌基因组中发现了同源rth生物合成基因簇。Rotihibin C和D在低浓度下对小柠檬和拟南芥表现出除草活性,通过监测对生长的影响和光系统II的最大光化学效率可以看出。

关键词:链霉菌;TORK;常见痂;脂肽;非核糖体肽;蛋白质组学

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1.纤维二糖对疥疮链霉菌RL-34分泌代谢组的影响

已知纤维二糖可诱导Streptomyces scabies 中 thaxtomin A 的产生。假设纤维二糖还引发其他对根和块茎作物感染很重要的毒力因子的产生。当比较来自在国际链霉菌计划培养基 4 (ISP-4) 中生长的 S.scabies RL-34 培养物的培养基正丁醇提取物的高效液相色谱 (HPLC) 谱时,无论是否添加0.7%纤维二糖,在纤维二糖存在下生长后获得的提取物的HPLC曲线中出现了新峰(图 1)。

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2.蛋白质的相对丰度作为非核糖体肽机制的一部分,以响应纤维二糖(CB)(Glc2) 或葡萄糖(Glc)供应,由靶向蛋白质组学(LC-MRM) 确定

除了thaxtomin 生物合成基因簇 (BGC),S.scabies 还拥有其他四种NRP合酶(NRPS)型BGC;其中两个是神秘的,即BGC尚未与遗传物质相关联的生物分子。在之前的蛋白质组学实验中发现了与神秘的NRPS型BGC(从 scab_3221到scab_3351)相关的蛋白质。我们通过使用多反应监测 (MRM) 的靶向蛋白质组学研究了这种BGC与rotihibin产生之间的可能关系。SCAB_3241、SCAB_3251、SCAB_3281、SCAB_3291、SCAB_3301和SCAB_3321的蛋白型肽用于评估蛋白质水平。图2显示了葡萄糖或纤维二糖的存在与所选蛋白质的产生之间的正相关,从而提供了第一个证据,证明轮替抑制素的产生与这种神秘的BGC可能存在联系。有趣的是,纤维素利用调节因子cebR的失活对该簇的酶的产生没有影响,甚至对scab_3221 基因产物产生相反的影响(15)。这表明纤维二糖对NRPS基因簇表达的影响不依赖于cebR并且与thaxtomin的产生没有协同调节。

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3.RotihibinCLemna minor光系统II最大光化学效率的影响

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4.RotihibinDLemna minor光系统II最大光化学效率的影响

此外,本文使用FV/FM比率作为代理评估了rotihibinsC和D对光系统II光化学的影响。在暗适应FV/FM测量中,测量的是最小荧光(F0)。接下来,使用强光闪光关闭(减少)所有反应中心并测量最大荧光,称为FM。FM2F0的差值是FV值。FV/FM比率代表光系统II的最大潜在量子效率。 一般来说,植物压力越大,可用的开放反应中心就越少,这导致FV/FM比率降低。RGB和叶绿素荧光图像在补充材料中的图S2至S5中描述。以FV/FM比率为代表,光系统II的最大光化学效率随着营养培养基中 rotihibin浓度的增加呈下降趋势,表明rotihibins影响L.minor的光合作用(图3和图4)。

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图5.rotihibins C和D对拟南芥的影响

施用后96小时的序数分析也表明,用0.1mM Rotihibin C和D处理的拟南芥植株的生长和光系统II(FV/FM)(52)的最大光化学效率受到影响(图5)。在这里,没有向营养培养基中添加Rotihibin,而是将其喷洒到植物上;这就解释了与L微量生物测定。大多数除草剂作为水基喷雾剂使用,这是农民保护植物产品的简单方法。阳性对照品为商用草甘膦制剂(RoundUp Turbo),摩尔浓度约为3m。在较低浓度的rotihibin D(0.05mM和0.005mM)下,观察到对拟南芥幼苗的生长促进作用,这再次反映了一种激素效应(图6)。

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