近日，南京农业大学沈其荣院士领衔的“土壤微生物与有机肥团队”张瑞福教授课题组在Science Bulletin发表题为“Novel fatty acids-governed cannibalism in beneficial rhizosphere Bacillus enhanced biofilm formation via the two-component system OmpS/R and a toxin transporter”的文章。当细菌繁殖并进入多细胞群体水平时，为了应对环境压力，细菌必须进化出维持其群体稳定的作用机制。“嗜食同类（cannibalism）”是芽孢杆菌应对环境营养缺乏的一种策略，但其机制扔不清晰。微生物肥料主要菌种贝莱斯芽孢杆菌SQR9通过非核糖体途径合成新型抗菌物质Bacillunoic acids（BAs），且菌株SQR9通过编码一个特异的ABC Transporter实现自身对BAs的免疫（Environmental Microbiology，2019）。本研究发现BAs介导的“嗜食同类”行为对菌株SQR9生物被膜的形成有促进作用。菌株SQR9细胞群体分化为两个亚群，合成BAs的亚群通过该物质裂解部分不合成BAs的同类，由此释放的胞外DNA促进了生物被膜的形成，合成BAs的亚群通过两组分调控系统OmpS-OmpR激活相应免疫基因bnaAB的表达，从而将BAs泵出细胞以进行自我保护；不能合成BAs的亚群的免疫基因不表达，从而对BAs敏感并被环境中的BAs裂解。本研究揭示了微生物群体“嗜食同类”的新机制，也为提高微生物肥料的稳定性提供了理论支持（Science Bulletin，2023）。

有趣的是，新型抗菌物质BAs的合成基因簇和自我保护的ABC Transporter基因均在菌株SQR9的一个特异基因岛上。实验室近期还在《eLife》发表文章证明该“嗜食同类”机制也是惩罚菌株SQR9群体中不产生“公共物品（public goods）”的“欺骗者（cheator）”的有效工具，是芽孢杆菌生物膜群体稳定的重要维持机制（eLife, 2023）。

随着本文的发表，基于微生物肥料生产菌种芽孢杆菌SQR9特异基因岛展开的新型抗菌物质合成（Environmental Microbiology，2019）、群体“嗜食同类”机制（Science Bulletin，2023）、群体“欺骗者”惩罚方式（eLife, 2023）“三部曲”研究逐步深入。

黄蓉博士为论文第一作者，张瑞福教授和徐志辉副教授为共同通讯作者，该研究得到国家自然科学基金项目的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209592732300405X?via%3Dihub