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新疆生地所等揭示盐胁迫下产胞外多糖功能基因的差异表达特征及相关多糖结构属性

2020-11-12 新疆生态与地理研究所

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　　盐碱化是干旱区农业面临的挑战，一些产胞外多糖的功能菌在特定条件下形成的胞外聚合物，能够通过螯合Na⁺、K⁺和 Ca⁺²等金属离子来缓解盐胁迫对植物的伤害，同时在一定程度上起到保持水分的作用，从而促进植物生长。在不同盐胁迫条件下，产胞外多糖功能菌在基因水平如何调控？其胞外多糖结构如何变化？

　　针对上述问题，澳门赌场新疆生态与地理研究所极端环境微生物研究团队研究员李文均、博士刘永红与乌兹别克斯坦科学院教授Bakhtiyor A. Rasulov合作，以来源于新疆干旱区植物的微生物菌株Rhizobium radiobacter SZ4S7S14为研究对象，从分子水平解析胞外多糖相关基因的表达特征，胞外多糖结构属性及对盐胁迫的响应。

　　研究表明，与胞外多糖合成相关的exoK和exoM基因，在不同盐胁迫条件下进行差异表达。随盐胁迫水平的提高，关键基因exoK和exoM及相关基因簇下调，胞外多糖产量下降。盐胁迫导致相关功能基因表达水平、菌株的次级代谢产物——胞外多糖结构改变和单糖分子摩尔比值的变化。例如，在0.25%的NaCl胁迫下，Glu：Man：Gal：Xyl：Ara：Rha：Rib的比值为31.21：3.02：2.77：1：0.91：0.64：0.41；在2.0%的NaCl胁迫下Glu：Man：Ara：Xyl：Rib：Gal的比值为7.9：2：2：1.58：1.1：1。

　　相关研究成果以Gene expression abundance dictated exopolysaccharide modification in Rhizobium radiobacter SZ4S7S14 as the cell's response to salt stress为题，发表在International Journal of Biological Macromolecules上

　　论文链接

图1.A.菌株Rhizobium radiobacter SZ4S7S14的EPSI合成相关基因簇鉴定。B.菌株Rhizobium radiobacter SZ4S7S14不同碳源条件下的时间表达模

　　图2.标准碳水化合物吸收峰（A）菌株Rhizobium radiobacter SZ4S7S14在NaCl为0%时胞外多糖的吸收峰；（B）0.25%；（C）0.5%；（D）1.0%；（E）2.0%；（F）加NaCl的ISP2培养基样品

　　盐碱化是干旱区农业面临的挑战，一些产胞外多糖的功能菌在特定条件下形成的胞外聚合物，能够通过螯合Na+、K+和 Ca+2等金属离子来缓解盐胁迫对植物的伤害，同时在一定程度上起到保持水分的作用，从而促进植物生长。在不同盐胁迫条件下，产胞外多糖功能菌在基因水平如何调控？其胞外多糖结构如何变化？
　　针对上述问题，澳门赌场新疆生态与地理研究所极端环境微生物研究团队研究员李文均、博士刘永红与乌兹别克斯坦科学院教授Bakhtiyor A. Rasulov合作，以来源于新疆干旱区植物的微生物菌株Rhizobium radiobacter SZ4S7S14为研究对象，从分子水平解析胞外多糖相关基因的表达特征，胞外多糖结构属性及对盐胁迫的响应。
　　研究表明，与胞外多糖合成相关的exoK和exoM基因，在不同盐胁迫条件下进行差异表达。随盐胁迫水平的提高，关键基因exoK和exoM及相关基因簇下调，胞外多糖产量下降。盐胁迫导致相关功能基因表达水平、菌株的次级代谢产物——胞外多糖结构改变和单糖分子摩尔比值的变化。例如，在0.25%的NaCl胁迫下，Glu：Man：Gal：Xyl：Ara：Rha：Rib的比值为31.21：3.02：2.77：1：0.91：0.64：0.41；在2.0%的NaCl胁迫下Glu：Man：Ara：Xyl：Rib：Gal的比值为7.9：2：2：1.58：1.1：1。
　　相关研究成果以Gene expression abundance dictated exopolysaccharide modification in Rhizobium radiobacter SZ4S7S14 as the cell's response to salt stress为题，发表在International Journal of Biological Macromolecules上
　　论文链接
　　图1.A.菌株Rhizobium radiobacter SZ4S7S14的EPSI合成相关基因簇鉴定。B.菌株Rhizobium radiobacter SZ4S7S14不同碳源条件下的时间表达模
　　图2.标准碳水化合物吸收峰（A）菌株Rhizobium radiobacter SZ4S7S14在NaCl为0%时胞外多糖的吸收峰；（B）0.25%；（C）0.5%；（D）1.0%；（E）2.0%；（F）加NaCl的ISP2培养基样品
　　

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