研究發(fā)現(xiàn)：芽孢桿菌屬內(nèi)拮抗強(qiáng)度與遺傳距離的關(guān)系與驅(qū)動(dòng)機(jī)制

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所農(nóng)業(yè)微生物資源團(tuán)隊(duì)在芽孢桿菌屬內(nèi)拮抗強(qiáng)度與遺傳距離間的關(guān)系與驅(qū)動(dòng)機(jī)制方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然—通訊 》(Nature Communications)上。

據(jù)張瑞福研究員介紹，同一生境中的多種微生物之間通過(guò)營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)和拮抗競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)奪空間與養(yǎng)分等資源。種間競(jìng)爭(zhēng)作為一種重要的選擇過(guò)程，是影響微生物群落裝配與演替的關(guān)鍵因素。解析影響微生物種間競(jìng)爭(zhēng)的驅(qū)動(dòng)因子及其生物學(xué)機(jī)制，不僅是微生物生態(tài)學(xué)的重要科學(xué)問(wèn)題，也能為利用微生物互作關(guān)系構(gòu)建合成菌群提供理論依據(jù)。一般微生物間親緣關(guān)系越近，營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越激烈，但菌株間拮抗強(qiáng)度與遺傳距離的關(guān)系及相關(guān)驅(qū)動(dòng)機(jī)制尚存在諸多爭(zhēng)議。

該研究首先基于芽孢桿菌屬4000多個(gè)全基因組的比較分析發(fā)現(xiàn)菌株間次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成基因簇(biosynthetic gene clusters, BGCs)的分布特征與其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系呈現(xiàn)一致性。隨后發(fā)現(xiàn)，代表性芽孢桿菌之間的拮抗強(qiáng)度與菌株間的遺傳距離和BGC距離均呈顯著正相關(guān)。

最后通過(guò)突變體實(shí)驗(yàn)證明，典型根際有益芽孢桿菌SQR9對(duì)不同芽孢桿菌的抑制作用均來(lái)源于拮抗菌特有、而靶標(biāo)菌缺失的BGC。

該研究揭示了在芽孢桿菌屬內(nèi)次級(jí)代謝產(chǎn)物合成基因簇分布與系統(tǒng)發(fā)育的一致性驅(qū)動(dòng)了菌株間拮抗強(qiáng)度與遺傳距離的正相關(guān)關(guān)系。該成果不僅解釋了達(dá)爾文在《物種起源》中提出的物種競(jìng)爭(zhēng)與親緣性之間關(guān)系的重要生態(tài)學(xué)問(wèn)題，同時(shí)可為理性設(shè)計(jì)合成菌群微生物肥料提供理論依據(jù)。

該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。(作者：李晨)

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關(guān)鍵詞： 芽孢桿菌屬內(nèi)拮抗強(qiáng)度 遺傳距離 驅(qū)動(dòng)機(jī)制 營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)