研究發(fā)現：芽孢桿菌屬內拮抗強度與遺傳距離的關(guān)系與驅動(dòng)機制

近日，中國農業(yè)科學(xué)院農業(yè)資源與農業(yè)區劃研究所農業(yè)微生物資源團隊在芽孢桿菌屬內拮抗強度與遺傳距離間的關(guān)系與驅動(dòng)機制方面取得新進(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)養競爭和拮抗競爭爭奪空間與養分等資源。種間競爭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爭的驅動(dòng)因子及其生物學(xué)機制，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)系構建合成菌群提供理論依據。一般微生物間親緣關(guān)系越近，營(yíng)養競爭也越激烈，但菌株間拮抗強度與遺傳距離的關(guān)系及相關(guān)驅動(dòng)機制尚存在諸多爭議。

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)現菌株間次級代謝產(chǎn)物生物合成基因簇(biosynthetic gene clusters, BGCs)的分布特征與其系統發(fā)育關(guān)系呈現一致性。隨后發(fā)現，代表性芽孢桿菌之間的拮抗強度與菌株間的遺傳距離和BGC距離均呈顯著(zhù)正相關(guān)。

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

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

該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國農科院科技創(chuàng )新工程等項目的資助。(作者：李晨)

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關(guān)鍵詞： 芽孢桿菌屬內拮抗強度 遺傳距離 驅動(dòng)機制 營(yíng)養競爭