貴州多花木蘭根際溶磷菌株的鑒定及代謝組學(xué)分析

舒健虹,王子苑,歐二綾,李 安,曾慶飛,王小利

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 草業(yè)研究所,貴陽 550006;2.貴州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院/農(nóng)業(yè)生物工程研究院,山地植物資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山地生態(tài)與農(nóng)業(yè)生物工程協(xié)同創(chuàng)新中心,貴陽 550025)

磷能夠促進(jìn)植物根系的生長和提高果實(shí)的品質(zhì),是植物生長發(fā)育所必需的大量元素之一,在新陳代謝中起著重要作用;同時(shí)磷是RNA、DNA和磷脂的組成部分,也是細(xì)胞中能量轉(zhuǎn)移和催化所需的主要核苷酸輔因子[1-2]。磷在土壤中儲(chǔ)量豐富,但95%是以難吸收的磷酸鹽化合物形式存在的,有效磷的缺乏成為限制作物生長的主要因素之一[3],工業(yè)磷肥也就變成了促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要磷素來源。然而,磷肥的施入會(huì)因土壤本身的理化特性形成難溶性磷酸鹽,使磷肥的當(dāng)季利用率降低,造成土壤中磷素的大量殘留;同時(shí)固定在表層土壤中的大量磷素也會(huì)徑流進(jìn)入地表水體而產(chǎn)生富營養(yǎng)的環(huán)境問題[4-6]。因此,探索土壤中難溶態(tài)磷活化的途徑和方法至關(guān)重要[7]。土壤有益微生物能夠提高植物對(duì)土壤中有效物質(zhì)的吸收,利用有益微生物生產(chǎn)生物肥料這一新型農(nóng)業(yè)將成為未來農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向之一。

1 材料與方法

1.1 材料來源和溶磷菌株P(guān)D19-4培養(yǎng)

2018年9月于貴州省赫章縣白果鎮(zhèn),采自野生多花木蘭根系土壤(附健康根系),低溫帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行溶磷菌分離。采樣地位于E 104° 40.764′、N 27°1.379′,半坡草叢海拔1 839 m,年均氣溫10～13.6 ℃,年均降雨量785.5～1 068 mm,土壤類型為黃壤土,屬亞熱帶季風(fēng)氣候。溶磷量為221.94 μg/mL。

將PD19-4分別接種在含有3種不同磷源的培養(yǎng)液中,28 ℃、150 r/min振蕩培養(yǎng)7 d,每個(gè)培養(yǎng)條件3次重復(fù)[17]。

培養(yǎng)基配方,(UP)難溶性磷培養(yǎng)基:3 g/L Ca3(PO4)2,10 g/L 葡萄糖,0.5 g/L(NH4)2SO4,0.2 g/L NaCl,0.2 g/L KCl,0.03 g/L MgSO4·7H2O,0.03 g/L MnSO4,1 000 mL無菌水,0.003 g/L FeSO4·7H2O,pH 6.8。(SP)可溶性磷培養(yǎng)基:用3.02 g/L NaH2PO4·2H2O代替3 g/L Ca3(PO4)2,其他成分與難溶培養(yǎng)基相同。(CK)無磷培養(yǎng)基:用6.85 g/L Ca(NO3)2·4H2O代替3 g/L Ca3(PO4)2,其他成分與難溶培養(yǎng)基相同。

1.2 菌株鑒定

1.2.1 形態(tài)鑒定 在LB培養(yǎng)基上劃線分離單菌落,28 ℃培養(yǎng)48 h觀察菌落形態(tài)[18]。接種到50 mL肉湯培養(yǎng)基振蕩培養(yǎng)48 h。采用BX43生物顯微鏡(奧林巴斯)觀察細(xì)胞形態(tài)(廣東省微生物分析檢測中心鑒定)。

1.2.2 16S rDNA序列分析 接種到15 mL培養(yǎng)基中28 ℃,125 r/min振蕩培養(yǎng)3 d,用細(xì)菌基因組提取試劑盒(上海生工SK8225)提取DNA,PCR 擴(kuò)增16S rDNA 序列,引物組合為 F27(AGAGTTTGATCCTGGCTCAG)與R1492(TACGGTTACCTTGTTACGACTT),反應(yīng)程序?yàn)?0 ℃ 5 min,94 ℃ 1 min,56 ℃ 1 min,72 ℃ 2 min,30個(gè)循環(huán),72 ℃ 7 min,25 ℃ 1 min, 回收并測序的16S rDNA序列。將測序的結(jié)果應(yīng)用 NCBI Blast軟件在線比對(duì)分析。采用BIOLOG微生物全自動(dòng)鑒定系統(tǒng)鑒定篩選菌株的種屬[19]。

1.2.3 LC-MS/MS 液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析 樣本的提取:取樣本50 μL于EP管中,加入150 μL預(yù)冷的冰甲醇(含1 μg/mL的2-氯苯丙氨酸作為內(nèi)標(biāo)),渦旋3 min ,12 000 r/min、4 ℃條件下離心10 min,取上清液到新的EP管中,再離心5 min,取上清液到進(jìn)樣瓶內(nèi)襯管中,用于LC-MS/MS分析。

液相條件:采用Waters ACQUITY UPLC HSS T3 C18(1.8 μm,2.1 mm×100 mm)色譜柱進(jìn)樣分析;流動(dòng)相為A(0.1%甲酸水溶液)和B為乙腈(0.1%的甲酸);洗脫梯度程序?yàn)? min水/乙腈(95∶5 V/V),10.0 min(10∶90 V/V),11.0 min(95∶5 V/V),14.0 min(95∶5 V/V);流速0.4 mL/min;每個(gè)樣品進(jìn)樣量2 μL;柱溫 40 ℃。

質(zhì)譜條件:電噴霧離子源(electrospray ionization,ESI)溫度500 ℃,質(zhì)譜電壓5 500 V(positive),-4 500 V(negative),離子源氣體I(GS I)55 psi,氣體Ⅱ(GSⅡ)60 psi,碰撞誘導(dǎo)電離(collision-activated dissociation,CAD)參數(shù)設(shè)置為高。在三重四極桿(Qtrap)中,每個(gè)離子對(duì)是根據(jù)優(yōu)化的去簇電壓(declustering potential,DP)和碰撞能(collision energy,CE)進(jìn)行掃描檢測[20]。

1.2.4 代謝物定性與定量分析 基于靶向標(biāo)品數(shù)據(jù)庫MWDB(metware database),根據(jù)檢測物質(zhì)的保留時(shí)間RT(Retention time)、子母離子對(duì)信息及二級(jí)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行定性分析。

代謝物定量是利用三重四極桿質(zhì)譜的多反應(yīng)監(jiān)測模式(multiple reaction monitoriong,MRM)分析完成。并對(duì)所有代謝物的提取離子色譜峰分別進(jìn)行峰下面積積分,對(duì)其中同一代謝物在不同標(biāo)本中的色譜進(jìn)行積分校正[21]。采用軟件Analyst 1.6.3處理質(zhì)譜數(shù)據(jù),R(base package)3.5.0進(jìn)行皮爾遜相關(guān)系數(shù)分析,MetaboAnalystR(R)1.0.1進(jìn)行正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA),混合樣本重復(fù)相關(guān)性評(píng)估,差異代謝物條分析,差異代謝物火山圖分析,差異代謝物KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)功能注釋及富集分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶磷菌株P(guān)D19-4鑒定分析

將溶磷菌株P(guān)D19-4劃線分離成單菌落,其表面圓形光滑不透明,邊緣整齊,中部略微凸起(圖1)。在營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中培養(yǎng)48 h后呈擴(kuò)散性混濁,為革蘭氏陰性的桿狀細(xì)菌,生理生化試驗(yàn)結(jié)果表明,該菌株能在含6%NaCl的培養(yǎng)基上生長,接觸酶和氧化酶均為陽性,能水解明膠和酪蛋白,利用檸檬酸鹽,可產(chǎn)精氨酸雙水解酶,D-葡萄糖產(chǎn)酸和甘露糖產(chǎn)酸。菌株P(guān)D19-4 不能夠還原硝酸鹽,但能夠進(jìn)行反硝化生長。與巴氏假單胞菌(Pseudomonasbaetica)較為一致(表1)。進(jìn)一步通過擴(kuò)增16S rDNA片段,將測序的結(jié)果應(yīng)用NCBI Blast軟件與已測序的菌種進(jìn)行比對(duì)分析(圖2)。PD19-4的16S rDNA測序序列與木菌株P(guān)seudomonasbaetica(MT078677.1)的同源性達(dá)99.65%,其形態(tài)特征及生理生化特性與巴氏假單胞菌(Pseudomonasbaetica)最相似。

表1 菌株P(guān)D19-4生理生化特征鑒定

A.菌落形態(tài);B.顯微形態(tài)

圖2 PD19-4序列進(jìn)化樹圖

2.2 不同培養(yǎng)條件下的重復(fù)相關(guān)性評(píng)估

對(duì)不同培養(yǎng)條件下溶磷菌分泌物之間的相關(guān)性分析用皮爾遜相關(guān)系數(shù)r(Pearson Correlation Coeffcient)作為評(píng)估指標(biāo)。由圖3和表2可知,同一培養(yǎng)基下樣品平均相關(guān)系數(shù)r都在0.99以上,說明同一處理的3個(gè)重復(fù)樣品相關(guān)性極強(qiáng),所獲得的差異代謝物很可靠。樣品相關(guān)性分析可看出CK與UP兩組之間的差異最小,CK與SP兩組之間的差異次之,UP與SP兩組之間的差異最大。

表2 無機(jī)溶磷菌在不同培養(yǎng)液中生長樣的相關(guān)性

圖3 溶磷菌在不同培養(yǎng)條件下相關(guān)性圖

2.3 數(shù)據(jù)結(jié)果分析

2.3.1 差異代謝物火山圖 差異代謝物以fold change(FC)≥2和fold change≤0.5以及VIP≥1的作為篩選標(biāo)準(zhǔn)。由圖4和表3可知,共測出253個(gè)代謝物,CU、CS和US差異顯著的代謝物總數(shù)分別為98、137和148個(gè)。其中差異顯著上調(diào)的代謝物為30、36和40個(gè);差異顯著下調(diào)的代謝物為68、101和108個(gè)。菌株從SP轉(zhuǎn)至UP或CK環(huán)境中,其差異顯著的代謝物最活躍的前4類是有機(jī)酸類、氨基酸類、碳水化合物和核苷酸類,其中CK vs SP和UP vs SP下調(diào)的代謝物有機(jī)酸類28和26個(gè),氨基酸類17和15個(gè),碳水化合物類9和17個(gè),核苷酸類19和20。而CK vs UP中上調(diào)物碳水化合物最多為11個(gè)。這此數(shù)量較多的差異代謝物可能是促進(jìn)菌株把難溶性磷的轉(zhuǎn)化為易吸收Pi的主要因素。

表3 差異代謝物數(shù)目統(tǒng)計(jì)表

CU.CK與UP;CS.CK與SP;US.UP與SP下同;圖中橫坐標(biāo)表示某代謝物在兩樣品中定量差異倍數(shù)的對(duì)數(shù)log2FC值;縱坐標(biāo)表示VIP值。綠色點(diǎn)表示下調(diào)差異代謝物,紅色點(diǎn)表示上調(diào)差異代謝物,黑色表示差異不顯著的代謝物

2.3.2 差異倍數(shù)(Fold Change) 為比較各分組中代謝物定量信息發(fā)生的差異倍數(shù)變化,將各分組比較中差異倍數(shù)log2處理后,分組差異倍數(shù)前20代謝物如圖5所示。CK與SP相比,上調(diào)差異倍數(shù)最大的前10個(gè)代謝物中以氨基酸和磷酸糖類為主,氨基酸類最多的是L-酵母氨酸,其次為L-胱氨酸和L-別異亮氨酸;磷酸糖類最多的是D-甘露糖6-磷酸,其次為D-木酮糖-5-磷酸和核酮糖-5-磷酸;糖類有麥芽三糖和D-松三糖;脂質(zhì)類甘油磷酸酯;其他類物為甜菜堿。下調(diào)差異倍數(shù)最大的前10個(gè)代謝物以核苷酸類為主,最多的是2′-脫氧鳥苷,其次為假尿苷和2′-脫氧鳥苷5′-一磷酸(dGMP);氨基酸類N-乙酰-L-谷氨酸;維生素類有D-泛酸鈣(維生素B5);胺類:下金胺;磷酸類化合物5-0-(1-羧基乙烯基)-3-磷酸酯;雜環(huán)化合物4-吡哆酸;酚酸類(E)-3-(3-羥苯基)丙-2-烯酸;有機(jī)酸類2-氨基-4-氧戊酸。

橫坐標(biāo)為差異倍數(shù)對(duì)數(shù)值,縱坐標(biāo)為代謝物。紅色為上調(diào),綠色為下調(diào)

UP與SP相比,上調(diào)差異最大的代謝物以有機(jī)酸類為主,最多的是L-氫化乳清酸,其次為甲基丙二酸和琥珀酸;氨基酸類有L-胱氨酸和L-別異亮氨酸;醇類為糠醇和雙(1L-肌醇)-3,1′-磷酸1-磷酸;磷酸類磷酸烯醇丙酮酸;酯類D-葡醛內(nèi)酯;其他類物為甜菜堿。下調(diào)差異最大的代謝物以核苷酸類為主,最多的是2′-脫氧鳥苷,其次為5-羥甲基尿嘧啶和鳥苷 3′,5′-環(huán)一磷酸;有機(jī)酸類有尿囊素和精氨基琥珀酸;輔酶和維生素類有D-泛酸鈣(維生素B5)和N-甲基煙酰胺;氨基酸類N-乙酰-L-谷氨酸;胺類:下金胺;其他類物為甲基丙基二硫醚。

CK與UP、SP相對(duì)比,僅在UP中上調(diào)最活躍的代謝物中主要有D-葡萄糖-6-磷酸和2-脫氧核糖1-磷酸、有機(jī)酸類有DL-甘油醛-3-磷酸。在CU和US中差異倍數(shù)前20個(gè)代謝物精氨基琥珀酸和甲基丙基二硫醚2種代謝物正好相反,分別為17.28 log2FC和-17.28 log2FC,19.38 log2FC和-19.38 log2FC。

當(dāng)菌株從CK轉(zhuǎn)至SP條件下,上調(diào)差異倍數(shù)最大且與US不同的代謝物主要是磷酸糖類、氨基酸類和糖類(表4),其主要參與KEGG代謝通路的有氨基酸的生物合成、氨基酸代謝、新陳代謝、碳水化合物代謝、碳代謝、核苷酸代謝、脂類代謝及環(huán)境信息處理等。當(dāng)菌株從UP轉(zhuǎn)至SP條件下,下調(diào)差異倍數(shù)最大且與CS不同的代謝物并參與Kegg代謝通路的僅有精氨基琥珀酸和鳥苷 3′,5′-環(huán)一磷酸,其主要參與了氨基酸生物合成、氨基酸代謝、核苷酸代謝、新陳代謝、cGMP-PKG信號(hào)通路及環(huán)境信息處理等。而僅在CU比中上調(diào)且參與Kegg代謝途徑的是D-葡萄糖-6-磷酸和脫氧核糖 1-磷酸,其主要參與了碳水化合物代謝、嘧啶代謝、代謝途徑及其他次級(jí)代謝物的生物合成。

表4 差異代謝物KEGG代謝通路

可能菌株在CK條件下其分泌的代謝物D-甘露糖6-磷酸、D-木酮糖-5-磷酸、核酮糖-5-磷酸、L-酵母氨酸、麥芽三糖及甘油磷酸酯較少,而環(huán)境中又缺Pi元素造成菌株生長慢。而在UP條件下可能是代謝物鳥苷 3′,5′-環(huán)一磷酸、精氨基琥珀酸、D-葡萄糖-6-磷酸和脫氧核糖 1-磷酸的大量上調(diào)促成菌株的生長與SP環(huán)境中菌株的生長無差異。

2.3.3 差異代謝物KEGG功能注釋分析 KEGG通路富集分析是了解與生物學(xué)過程最相關(guān)代謝通路的主要方法,在CS和US代謝的KEGG富集前20種代謝通路中,共同代謝通路有代謝途徑、氨基酸代謝(精氨酸和脯氨酸代謝、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸)、碳代謝、碳水化合物代謝(磷酸戊糖途徑)、環(huán)境信息處理(ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體)、有機(jī)系統(tǒng)(礦物質(zhì)的吸收和甲狀腺激素合成)、其他次級(jí)代謝物的生物合成(新霉素、卡那霉素和慶大霉素生物合成)。CS與US不同的代謝通路為2-養(yǎng)羧酸代謝、氨基酸的生物合成、氨基酸代謝(半胱氨酸與蛋氨酸代謝)、遺傳信息(氨基酰基-tRNA生物合成)、碳水化合物代謝(磷酸肌醇代謝)、生物素代謝、有機(jī)系統(tǒng)(蛋白質(zhì)消化吸收)、細(xì)胞死亡(鐵死亡);US與CS不同的代謝通路為核苷酸代謝(嘌呤代謝)、能量代謝(氧化磷酸化)、碳水化合物代謝(丁酸甲酯代謝、氨基糖和核苷酸糖代謝)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(AMPK信號(hào)通路)、分解代謝(溶酶體)、有機(jī)系統(tǒng)(醛固酮合成與分泌、腎素分泌、血管平滑肌收縮)和維生素代謝(煙酸和煙酰胺代謝)等(圖6)。

圖6 差異代謝物 KEGG富集圖

3 討 論

土壤中具有溶磷能力的微生物種類較多,已報(bào)道的包括有細(xì)菌、真菌和放線菌等,其中溶磷細(xì)菌占微生物總量的1%～50%,而溶磷真菌僅占0.1%～0.5%[19]。本研究系統(tǒng)地從形態(tài)、Biolog以及分子等多角度對(duì)試驗(yàn)菌株進(jìn)行綜合鑒定,發(fā)現(xiàn)PD19-4菌株的16S rDNA測序序列與巴氏假單胞菌(Pseudomonasbaetica)的同源性達(dá)99.65%,形態(tài)特征及生理生化特性也與Pseudomonasbaetica最相似。假單胞菌屬多數(shù)菌株具有溶磷性[20-21],小麥和玉米作物單施和混施含有假單胞桿菌(Pseudomonasplecoglossicida)的菌株,都能增加作物莖葉和根部的干質(zhì)量[22]。溫室條件下,接種假單胞菌(Pseudomonassp.CDB35.),植物的生物量可增加94%[23]。本研究所篩選的PD19-4菌株溶磷量為221.94 μg/mL,可作為提高作物磷營養(yǎng)的有效生物肥料候選 細(xì)菌。

磷存在于最重要的細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分中,如核酸、磷脂、許多蛋白質(zhì)和其他化合物,同時(shí)磷化合物的轉(zhuǎn)化還是細(xì)胞生物能學(xué)的基礎(chǔ)。在枯草芽胞桿菌(Bacillussubtilis)中,葡萄糖主要通過磷酸轉(zhuǎn)移酶(PTS)系統(tǒng)被細(xì)胞吸收[24]。葡萄糖以6-磷酸葡萄糖的形式進(jìn)入胞內(nèi),然后通過糖酵解途徑(EMP)和磷酸戊糖(PPP)途徑發(fā)生分解代謝。一部分葡萄糖通過EMP途徑生成丙酮酸,丙酮酸進(jìn)入TCA循環(huán)分解成CO2,而且也為脂類和氨基酸的合成提供前體物。PPP途徑為機(jī)體提供磷酸核糖和 NADPH,分別作為 DNA 合成原料和供氫體參與多種代謝反應(yīng)。TCA循環(huán)生成的NADH進(jìn)入呼吸鏈,通過氧化磷酸化產(chǎn)生ATP,是枯草芽胞桿菌的主要產(chǎn)能方式[25]。本試驗(yàn)中,與CK相比,UP和SP中僅在UP上調(diào)差異倍數(shù)較大的代謝物有D-葡萄糖-6-磷酸和2-脫氧核糖1-磷酸,UP和SP中同時(shí)上調(diào)的代謝物有D-甘露糖6-磷酸、D-木酮糖5-磷酸和核酮糖-5-磷酸,PPP途徑所需的D-木酮糖-5-磷酸、核酮糖-5-磷酸和2-脫氧核糖1-磷酸顯著積累。而且在KEGG富集通路中,CS和US代謝途徑都有磷酸戊糖途徑,可見在難溶性磷環(huán)境中菌株能獲得大量的Pi元素進(jìn)行正常的生長繁殖代謝。

有研究表明,微生物代謝過程中產(chǎn)生的小分子有機(jī)酸在微生物風(fēng)化過程中起到了關(guān)鍵作用,并且能夠造成巖源磷形態(tài)的改變[26]。一些革蘭氏陰性解磷細(xì)菌解磷的機(jī)制主要是分泌葡萄糖酸,細(xì)菌以吡咯喹啉醌(PQQ)為輔基利用葡萄糖脫氫酶通過GDH 途徑在細(xì)胞膜外直接將葡萄糖氧化成葡萄糖酸,從而起到溶磷效果[27]。介曉磊等[28]認(rèn)為有機(jī)酸通過溶解、螯合等作用均能不同程度地促進(jìn)合成磷酸鹽的磷素釋放,活化 DCP、ODP、Fe-P、A1-P的能力依次為檸檬酸>草酸>蘋果酸>酒石酸>乙酸。隨著碳源的改變,培養(yǎng)液中溶磷菌分泌的有機(jī)酸種類和含量都會(huì)發(fā)生變化[29]。CS、CU和US相比最活躍的代謝物為有機(jī)酸及其衍生物。與UP相比,菌株P(guān)D19-4在SP和CK中僅有精氨基琥珀酸是差異倍數(shù)最大且相反的代謝物,分別為-17.28 log2FC和 17.28 log2FC(圖5-US、圖5-CU)。精氨基琥珀酸參與氨基酸代謝(精氨酸生物合成、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝)和氨基酸的生物合成。同時(shí)在KEGG富集通路中,US富集于精氨酸和脯氨酸的代謝途徑,UP與SP相比,下調(diào)最多的代謝物是有機(jī)酸類,因此推測PD19-4菌株生長繁殖可能是以產(chǎn)精氨基琥珀酸作為主要有機(jī)酸來降解難溶性磷。

細(xì)胞中脂質(zhì)代謝甘油磷脂參與構(gòu)成生物膜及蛋白質(zhì)的識(shí)別和信號(hào)傳導(dǎo),是機(jī)體含量最多的一類磷脂[30]。任何磷化合物的利用都需要分兩步進(jìn)行,即磷的吸收和 Pi 合成 ATP , 之后可用于多種化合物的生成如膜脂等[31],ATP是機(jī)體的能量來源,同時(shí)也是許多蛋白和酶磷酸化的首選磷酸基團(tuán)供體[32]。而氧化磷酸化是細(xì)胞中重要的生化過程,是細(xì)胞呼吸的最終代謝途徑,是產(chǎn)生“能量通貨”ATP的主要步驟。微生物對(duì)細(xì)胞內(nèi)的代謝反應(yīng)和代謝途徑一般都具有比較精密的調(diào)節(jié)控制[33]。環(huán)境中磷相對(duì)受限,不能提供足夠量的無機(jī)磷來合成磷酸鹽化合物時(shí)(如 ATP、DNA和RNA),微生物群落可能會(huì)消耗更多的碳和氮來產(chǎn)生和分泌與磷代謝相關(guān)的酶[34]。因此,高磷限制可以促進(jìn)微生物的碳、氮代謝[35]。菌株P(guān)AO19在磷源限制條件下,細(xì)胞內(nèi)ATP缺乏,合成相關(guān)酶類表達(dá)上調(diào)而水解酶類表達(dá)下調(diào),進(jìn)行ATP的合成正反饋代謝調(diào)節(jié)[32]。Xu等[36]的研究證明,N-酰基-高絲氨酸內(nèi)酯(AHLs)信號(hào)通路是多物種微生物聚集物捕獲磷的關(guān)鍵控制點(diǎn),添加AHLs后嘧啶(Pyr)和嘌呤(Pur)代謝途徑特異性上調(diào),Pyr和Pur參與RNA和DNA的合成,同時(shí)上調(diào)了氨基酸的水平(丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸和精氨酸)。激活氨基酸的生物合成和氨基糖/核苷酸糖代謝,增加胞外聚合物物質(zhì)(EPS)的產(chǎn)量,以驅(qū)動(dòng)胞外P包封。

CK與UP對(duì)比,上調(diào)差異倍數(shù)最大的代謝物脂質(zhì)類甘油磷酸酯為18.38 log2FC(圖5-CU)。在KEGG注釋和富集代謝通路中,與SP相比,CK和UP共同代謝通路有精氨酸和脯氨酸代謝物、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的生物合成、磷酸戊糖途徑,在UP中富集的代謝通路有嘌呤代謝、氧化磷酸化、氨基糖和核苷酸糖代謝。分析可能是這些代謝通路的富集提高了細(xì)胞內(nèi)磷的捕獲潛力,使溶磷菌株在UP環(huán)境中正常生長和繁殖,而在CK環(huán)境中無可溶性磷,甘油磷酸酯分泌較少,并且與SP相比沒有大量的富集在氧化磷酸化、氨基糖和核苷酸糖、嘌呤代謝通路,這可能是造成菌株生長緩慢的原因。