《土壤分子生态学研究组在环境抗性组学研究中取得重要进展》

  • 来源专题:长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: changjiang
  • 发布时间:2018-06-01
  • 从弗莱明发现青霉素开始,抗生素的使用挽救了世界上成千上万人的生命。然而近年来,抗生素的环境效应引发了越来越多的关注——因抗生素滥用导致抗生素抗性基因(ARGs )在环境中累积并威胁公共健康,尤以养殖场、农田、河流等受人类活动影响较大的环境最为典型。事实上,在抗生素被人类使用之前,自然界中生物来源的抗生素一直对环境微生物进行着长期驯化,微生物的耐药性在天然环境中也早已广泛存在。其中,土壤作为一个与人类关系极为密切的生态系统和抗性基因的重要来源,是抗生素环境效应形成的主要场所,但我们对大尺度上天然环境中ARGs 的基础背景值及其驱动机制仍然知之甚少。通过对我国从海南到漠河、跨域了近4000 公里典型森林生态系统的调查研究,贺纪正等发现这些自然土壤中广泛存在着8 个大类共计160 余种抗性基因;ARGs 的多样性与细菌多样性、草本植物多样性以及可移动遗传原件MEGs 的多样性显著相关,其组成也与细菌和草本植物的群落组成密切相关。在考虑空间、气候和土壤等因素的条件下,土壤细菌和草本植物的群落对于ARGs 地理格局的形成具有非常重要的影响。该研究揭示了地上地下群落的相互作用对森林生态系统中土壤抗性组大尺度分布格局的影响,对研究环境抗性组学的起源及其演变具有重要科学意义。

      研究成果(Diversity of herbaceous plants and bacterial communities regulates soil resistome across forest biomes )近期发表于环境微生物领域主流杂志Environmental Microbiology 。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(B 类)等课题的资助。

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    • 编译者:雷洁
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    • 全世界每年由于植物寄生线虫造成的农业损失高达1570亿美元。杀线虫化学农药对环境造成巨大伤害,而利用真菌控制植物寄生线虫低毒环保,是实现绿色防控的有效手段。真菌掘氏梅里菌(Drechmeriaconiospora)是一种专性食线虫真菌,可以寄生并杀死多种农作物病害线虫,如番茄根结线虫等,具有极强的宿主专一性和依赖性,在感染线虫时还能合成具有杀线虫活性的次级代谢产物梅里霉素。在作物寄生线虫的绿色防控中具有广泛的应用前景。通过结合二代和三代测序技术以及转录组数据,通过基因组测序和转录组分析,成功组装了包括重复序列集中的着色粒和大部分端粒序列的全染色体序列,基因组完整度达到了国际顶尖水平。系统解析了掘氏梅里菌专性侵染秀丽隐杆线虫的分子基础,筛选出一系列与杀线虫相关的功能基因。研究结果发现,圆锥菌基因组在进化过程中不断简化精炼,丢失了许多营腐生生活、或昆虫寄生相关的蛋白,保留甚至富集了降解宿主生物质的水解酶、运转宿主营养的转运蛋白、与杀虫相关的次级代谢产物、转录调控因子等。在对掘氏梅里菌17个次级代谢产物合成基因簇的分析中,发现一个在感染秀丽隐杆线虫时表达,大小约为100kb的次级代谢产物合成基因簇。结合基因簇的生物信息学分析和梅里霉素结构的串联质谱分析,确定了该基因簇为梅里霉素的合成基因簇并解析了梅里霉素的生物合成途径。本研究加深了对真菌寄生过程的认识,为进一步研究食线虫真菌和宿主间相互作用的机理打下了坚实的基础。研究结果也有助于利用异源生物合成系统,高效生物合成梅里霉素,用于植物寄生线虫的绿色防控。
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