JIA|西北农林科技大学黄丽丽团队揭示尿嘧啶从头合成酶ODCase在产酶溶杆菌中的独特功能

文摘   三农   2024-09-14 17:49   北京  

溶杆菌属(Lysobacter)细菌是一类具有独特溶菌活性、繁殖迅速、储存方便、对环境友好的革兰氏阴性菌,其不仅能产生丰富的胞外酶溶解细菌、真菌、线虫、卵菌、蓝藻等病原物的细胞壁,还能合成多种具有广谱抗菌活性的次生代谢产物。其中,产酶溶杆菌(Lysobacter enzymogenes)OH11对丝状真菌和革兰氏阳性细菌均有很好的拮抗活性,其主要生防因子为一种广谱的热稳定性抗真菌因子(Heat-Stable Antifungal Factor,HSAF),可有效防控小麦赤霉病、苹果和梨树等果树枝干腐烂病,具有开发为新型农药的潜力。但是,其原始产量较低,是规模化生产的主要瓶颈,且利用化学合成和异源表达HSAF合成基因簇等方法均不能获得具有抑菌活性的HSAF。因此,从分子层面阐明HSAF生物合成的调控网络可为提升活性代谢物产量,研发绿色高效的新型生防产品奠定基础。

近期,西北农林科技大学植物保护学院黄丽丽教授团队完成的题为“A unique role of the pyrimidine de novo synthesis enzyme ODCase in Lysobacter enzymogenes的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 2024年9期正式发表
该研究以产酶溶杆菌OH11为研究对象,发现在尿嘧啶从头合成途径中,催化乳清酸核苷酸(OMP)生成尿嘧啶核苷酸(UMP)的乳清酸核苷-5'-单磷酸脱羧酶(ODCase)Le0752缺失突变后,HSAF的产量及其发酵粗提液对辣椒疫霉(Phytophthora capsici)的皿内抑菌活性均显著降低,而用ΔLe0752发酵液处理过的辣椒疫霉对本氏烟(Nicotiana benthamiana)的毒力较野生型显著提高。

qRT-PCR结果表明,Le0752缺失突变后HSAF合成关键基因lafB及其关键调控因子clp的基因表达水平显著降低,遗传学试验证明Le0752通过转录因子Clp调控lafB的转录进而影响HSAF的生物合成。生物信息学分析显示,溶杆菌属中的ODCases归于Group III类群,而与溶杆菌属亲缘关系较近的黄单胞菌属和寡养单胞菌属的ODCases归属Group I类群。基因染色体同源替换实验中,稻黄单胞菌水稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)中的ODCase(pyrF)能够完全恢复Le0752缺失突变表型。本研究阐明尿嘧啶从头合成酶ODCase对HSAF合成的关键调控作用,将为改造HSAF高产菌株提供理论支撑,并拓展了对细菌ODCase功能与进化的认识。

西北农林科技大学植物保护学院青年教师杨明明为本论文第一作者,黄丽丽教授为本论文通讯作者。本研究获得了国家自然科学基金青年项目(32100148),中国烟草总公司重大科技项目(110202101056(LS-16))及中国烟草总公司陕西省公司科技项目(KJ-2021-02和KJ-2022-04)等的资助。



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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311923004446
Cite the article:

Mingming Yang, Yunxiao Tan, Jiabing Ma, Yingjia Zhao, Xia Yan, Nana Wang, Pingping Wang, Jiaqi Tan, Suilong Ai, Xiaofei Liang, Bangshuai Chang, Obadah E. A. Yousif, Chao Zhao, Bo Wang, Guoliang Qian, Lili Huang. 2024. A unique role of the pyrimidine de novo synthesis enzyme ODCase in Lysobacter enzymogenes. Journal of Integrative Agriculture, 23(9): 3066-3077.

| 图文由西北农林科技大学植物保护学院黄丽丽教授团队提供


Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持


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