今天给大家分享的内容是生防菌的适应性机制，关于细菌不同方向的研究思路大家可查看我们的公开课了解更多。

第二讲-细菌基因组研究思路和案例分享mp.weixin.qq.com

文章题目：Genomic analysis and temperature-dependent transcriptome profiles of the rhizosphere originating strain Pseudomonas aeruginosa M189（点击获取文献）

背景知识：

假单胞菌属（Pseudomonas）是高度多样性的一类细菌，生态位广泛，分布于自然界的各种环境中，如土壤、水体、动植物、人体等，个别种对植物、动物、人具有致病性，如铜绿假 单胞菌(P.aeruginosa)、丁香假单胞菌(P.syringae)、青枯病假单胞菌(P.solanacearum)等。

植物根际环境中营养物质丰富，微生物种类繁多，竞争剧烈。生活在植物根部或根际环境中，促进植物生长的一类生防菌称为PGRP（plant-growth-promoting rhizobacteria），PGRP在植物根际的主要作用包括：

1、促进植物生长；

2、抑制土传植物病原菌，包括细菌、真菌。主要机制包括：

A.产生抗生素，抗病毒等物质；

B.刺激植物产生诱导性系统抗性（ISR）；

C.影响植物根际微生物组成，对病原菌形成抑制作用。

假单胞菌由于能充分利用植物根际分泌物，具有较快的生长速率，在根际环境中具有较强的生存竞争力，同时具有多种抑制病原菌的机制，且在实验室易于培养及进行各类遗传操作，所以是一类最佳的生防菌。

首先来了解一些基本概念。

基本概念：

水平基因转移(Horizontal or lateral gene transfer (HGT or LGT))—是指在差异生物个体之间，或单个细胞内部细胞器之间所进行的遗传物质的交流。

基因组岛（gene island，GI）—是有横向起源迹象的一部分基因组（typically > 8kb），一般来源于噬菌体、质粒，以及转座子、整合子元件等，基因岛上往往携带特定的功能基因，可以使细菌获得新的功能，这些功能与细菌的致病性、耐药性、环境适应性等密切相关。

前噬菌体（Prophage）——整合在细菌基因组中的温和噬菌体基因组称为前噬菌（prophage，或称为原噬菌体），前噬菌体可分为隐性前噬菌体(缺陷型）和功能性前噬菌体（诱导型），隐性前噬菌体只能溶源性生长（即不能裂解细菌），功能性前噬菌体在环境因素的刺激下可以进入裂菌生长状态，裂解宿主菌，并释放大量噬菌体子代，携带耐药、致病基因的噬菌体侵染其他宿主，从而导致耐药性的大规模传播。目前发现的大多数前噬菌体为隐性前噬菌体。

CRISPR-Cas——广泛存在于细菌和古菌中的获得性免疫系统，由RNA指导Cas蛋白对靶向基因进行降解，用来抵抗外来病毒或质粒的入侵，调控菌群行为和致病性。其中spacer序列会产生对入侵核酸（如病毒、噬菌体）的“记忆”，当同一核酸再次入侵时，发挥免疫杀伤作用，作用过程一般分三个阶段“adaptation— expression — interference”，与基因组的稳定性相关。

插入序列（insertion sequence，IS）—最简单的转座元件，是一种重要的驱动细菌基因组进化的遗传元件，除了作为一种遗传物质横向转移的载体，IS在转移过程中，还可以造成其他形式的基因组变化，如重排、倒置、删除等，导致基因组的不稳定，与基因组稳定性相关。

整合子（INTEGRALL）——整合子在细菌基因组中是一种功能强大的基因整合系统，可捕获和整合外源性基因，使之转变为功能性基因的表达单位，赋予细菌表型的多样性和对不同环境的适应性，在细菌抗生素抗性基因的获取、表达和传播中发挥了重要作用。整合子由3个部分组成，包括：5’-保守末端（5’-conserved segment，5’-CS）、3’-保守末端（3’-conserved segment，3’-CS）和两者之间的可变区（variable region）。更多关于“什么是基因水平转移（HGT）？如何研究细菌的HGT”可查看相关公开课内容。

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