中文摘要：

硝吡咯菌素Prn是仅由少数细菌产生的广谱抗生素。本项目在前期研究基础上，拟以内生菌Serratia plymuthica G3为模式细菌，以菜豆/番茄-灰霉菌Botrytis cinerea为植物-病原系统，组合应用植物病理学、分子遗传学的实验方法和显微技术等，对菌株G3 Prn 生物合成基因簇prnABCD进行分子克隆、系统进化分析，并鉴定其功能。通过构建可诱导突变体、基于lux/lacZ报告基因融合等策略，应用蛋白质组学的系统学方法，重点解析Prn在细菌生理、尤其是植物与微生物有益互作过程中的作用；侧重结合生防相关表型分析和温室试验等揭示Prn对病菌抑制、诱导系统抗性、以及植物生长发育的影响，为系统揭示Prn的生物学功能提供依据。通过突变体库筛选进一步完善Prn生物合成调控网络的知识，并构建Prn-高产工程菌株。旨在为改善生防菌的效率和稳定性、研发环境友好的多功能生防菌提供新思路。

结论摘要：

由色氨酸作为前体派生的细菌次生代谢产物硝吡咯菌素pyrrolnitrin (PRN)，已知是仅由少数几种革兰氏阴性细菌如假单胞菌Pseudomonas,布氏杆菌Burkholderia 和沙雷氏菌 Serratia产生的广谱抑菌性抗生素，作为关键生防因子之一发挥至关重要作用；同时也赋予根际细菌选择优势，增强其环境竞争力和生存能力。PRN已经被用作临床杀菌剂和新型生物农药前导化合物在生物农药、临床医学和环境等诸多领域具有广阔的开发应用前景。然而相比其它抗生素，目前对于PRN生物合成调控的研究还非常有限。前期研究我们已经报道PRN 生物合成受细菌群体感应（Quorum sensing,QS）信号乙酰基高丝氨酸内酯（N-acylhomoserin lactones,AHLs）和RNA 分子伴侣Hfq 正向调控，在此基础上本项研究以小麦内生菌Serratia plymuthica G3 为模式细菌，组合应用生物信息学、植物病理学和分子生物学等实验方法和技术，对S. plymuthica G3 菌株PRN 生物合成基因簇prnABCD 进行了分子克隆和系统进化分析，并在大肠杆菌E.coli中成功异源表达，并展示出较强的抑菌活性。进一步通过同源重组和基因替换策略分别构建了prnA突变株和IPTG可诱导的条件突变菌株prnind，通过TLC分析和离体抑菌实验证实了2种类型突变株均丧失了PRN产生能力和抑菌活性；结合表型分析首次观察到PRN除了作为抗生素具有广谱抑菌性，还参与调节细菌生长和泳动运动性等多种生理功能，暗示它有作为扩散性信号分子调节基因表达的潜能，尽管还有待进一步研究和验证。最后组合突变体筛选和lux/lacZ 报告基因融合等策略，鉴定了几个新的PRN生物合成调控子（如LysR型和TyrR型转录因子；转录后Rsm系统和GGDEF—EAL域蛋白）整合形成复杂调控网络，依赖生长阶段和环境条件精细调节PRN的生物合成水平。综上所述，本项研究丰富了对PRN生物学功能的了解，以及PRN生物合成调控网络的知识，为遗传改良筛选PRN高产工程菌，改善生防菌的效率和稳定性、研发环境友好的多功能生防菌提供了新思路；为更好地开发应用PRN提供了理论依据。