醋桿菌中群體感應(yīng)分布與遺傳進(jìn)化分析

夏 凱，錢(qián)成鞏，梁新樂(lè)

(浙江工商大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，浙江 杭州 310018)

醋酸菌(acetic acid bacteria)是一類(lèi)嚴(yán)格好氧的革蘭氏陰性細(xì)菌，因其強(qiáng)大的氧化乙醇產(chǎn)生乙酸能力而被廣泛用于工業(yè)食醋生產(chǎn)[1]。醋酸菌廣泛分布于自然環(huán)境、花、水果、醋以及酒等發(fā)酵食品中，在目前已知的19個(gè)屬中，醋桿菌(Acetobacter)和葡萄糖酸醋桿菌(Gluconacetobacter)主要用于食醋發(fā)酵[2]。在食醋生產(chǎn)過(guò)程中，菌種的耐酸性能是制約高酸度醋生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。過(guò)去幾十年的研究逐步揭開(kāi)了醋酸菌的高耐酸機(jī)制，主要體現(xiàn)在一些和耐酸直接相關(guān)的特殊蛋白的發(fā)現(xiàn)(如乙醇脫氫酶、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)子、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子等)以及脂肪酸代謝、氨基酸代謝、蛋白質(zhì)合成等生物過(guò)程[3-5]。但是潛在的調(diào)控通路仍知之甚少。

群體感應(yīng)(quorum sensing,QS)在目前已知調(diào)控通路中研究相對(duì)透徹，QS在微生物細(xì)胞響應(yīng)環(huán)境壓力中發(fā)揮重要作用，與細(xì)菌種群密度相關(guān)[6]。微生物可通過(guò)感知環(huán)境中信號(hào)分子的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)胞內(nèi)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞在群體水平上的壓力響應(yīng)。根據(jù)識(shí)別和調(diào)控方式的不同，已知信號(hào)分子主要分為AHLs類(lèi)、AI-2、寡肽類(lèi)以及DSF和PQS類(lèi)[7]。目前，銅綠假單胞菌、大腸桿菌、西瓦氏菌、以及哈氏弧菌中QS的研究相對(duì)成熟，研究發(fā)現(xiàn)QS在生物膜的形成、毒力因子合成和釋放以及壓力響應(yīng)中發(fā)揮重要作用[8]。然而，工業(yè)微生物中QS的研究相對(duì)薄弱，主要在乳酸菌中[9-10]。研究發(fā)現(xiàn)QS調(diào)節(jié)系統(tǒng)與乳酸菌生長(zhǎng)過(guò)程中細(xì)菌素的分泌以及抗菌肽的產(chǎn)生密切相關(guān)，同時(shí)也在乳酸菌生長(zhǎng)過(guò)程中特別是為應(yīng)對(duì)外界不利環(huán)境所發(fā)生的細(xì)胞形態(tài)變化、黏附能力的改變方面扮演重要角色[11]。……