砷代草丁膦的合成分子机制及其对水稻土壤细菌群落结构的影响

　　 摘要: 目的 进一步探讨arsL、arsM基因在砷代草丁膦(arsinothricin, AST)合成中的作用，以及AST对土壤细菌群落结构的影响

　　 摘要:

目的 进一步探讨arsL、arsM基因在砷代草丁膦(arsinothricin, AST)合成中的作用，以及AST对土壤细菌群落结构的影响。方法 以俄克拉何马伯克霍尔德氏菌(Burkholderia oklahomensis) NCTC 13388为研究对象，通过PCR扩增获得该菌株的BoarsL和BoarsM基因，分别构建重组质粒pET21b-BoarsL和pET28a-BoarsM。将重组质粒转化至大肠杆菌表达菌Rosetta(DE3)感受态细胞中。采用高通量测序技术分析不同浓度AST处理对土壤细菌群落组成及多样性的影响。结果 十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)分析显示，重组菌株表达出相对分子质量分别为47.79 kDa和41.50 kDa的目的蛋白，证实BoArsL和BoArsM蛋白成功表达。单独表达BoarsL基因的细胞产生AST-OH和少量的AST，而单独表达BoarsM基因的细胞仅产生少量的二甲基砷酸。统计分析表明，不同浓度AST处理对土壤细菌群落的α多样性产生了显著影响(P<0.05)，具体表现为Chao1指数和Shannon指数均存在显著差异，低浓度处理组土壤细菌多样性和丰富度高于对照组，高浓度处理组则显著降低了土壤细菌的多样性和丰富度。进一步分析发现，不同浓度AST处理组在属水平上的细菌群落组成也呈现显著差异(P<0.05)，高浓度AST显著富集了伯克霍尔德氏菌属-卡瓦列罗菌属-副伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia)细菌，同时对梭状芽孢杆菌属(Clostridium_sensu_stricto)、沉积物杆菌属(Sedimentibacter)等细菌则表现出显著的抑制作用。结论 B. oklahomensis NCTC 13388菌株的BoarsL基因是AST生物合成所必需的。高浓度AST显著干扰了土壤细菌群落结构。