竞争性种群模拟的质粒构建(2)
一个微生物种群内部个体间通过细胞通讯实现的合作行为对于种群整体的生存和繁衍具有益处。Lee等[4]在研究E.coli在亚致死浓度的诺氟沙星环境中生长，诱生出的抗药性突变株通过释放过量的吲哚拯救野生菌株，从而使整个种群免受抗生素杀害，体现了令人惊奇的合作关系。
1.2群体感应系统的发现
在很长一段时间内，人们一直认为只有在多细胞的生物中才存在细胞与细胞之间的交流，细菌则是以单个细胞的生存方式存在于环境中。20世纪70年代，研究者在海洋细菌费氏弧菌 (Photobacterittmfischeri，曾用名 Vibro fiseheri)和夏威夷弧菌 (Vibro haveryi)中发现了由群体感应控制的生物发光现象[5]。
费氏弧菌(P．fischeri)与一些海洋鱼类共生，为它们提供光亮。光线的强度与动物发光组织中P.ch—e“的群体密度密切相关 ，即该生物发光现象 由QS系统调控 ，且仅出现在细菌处于高密度生长的情况下。在实验室诱导的细菌发光实验过程中，通过增加液体培养基降低细菌 的细胞密度可终止细菌发光。信号分子调P．fischeri的密度依赖型发光过程仅在鱼类的特定发光器官中发光 ，而在海洋中游离 的P．fischeri中却不发光 。究其原因主要有两点 ，一是宿主发光器官丰富的营养促进了P．fischer高密度生长 ，二是细菌分泌的信号分子在狭小的宿主发光器官中达到了一定的浓度 ，足以达到细菌检测能力[6]。随后研究证实在细菌中，无论革兰氏阳性菌(G )还是阴性菌(G )，都存在着细胞与细胞之间的信息交流[7]。
群体感应参与调控细菌的多种生活习性以及各种生理过程 ，如生物发光 、质粒的接合转移 、生物膜与孢子形成 、细胞分化、运动性、胞外 多糖形成等 ，尤其致病菌的毒力因子的诱导、细菌与真核生物的共生 、抗生素与细菌素合成等与人类关系密切的细菌生理特性相关。因此 ，细菌 QS系统研究，深受医学、生物工程 、农业和环境工程 、食品科学等领域研究者广泛关注。
1.3基于群体感应的细菌合作与欺骗行为
铜绿假单胞菌的群体感应现象被研究得最为充分。一般来说，每个细菌都要合成QS分子，作为一种公共产物（public goods）来调节细菌群体的行为，这是一种典型的合作行为。而Griffin等[8]发现，有个别菌株并不分泌QS 分子，由于节省了能量，这些菌株更容易繁殖分布更广泛；除此之外，铜绿假单胞菌会在铁离子短缺的环境中分泌含铁囊泡，供细菌种群使用，但是会有一些不分泌含铁囊泡的变异株，却同样消耗其他菌株囊泡里的铁离子而生长迅速。这些菌株的行为都属于典型的欺骗行为。
以上这些行为很难按照达尔文适者生存的理论来解释，由美国学者威尔逊提出的曾引起激烈争论的社会生物学的中心问题———“在面临自私和欺骗的情况下，如何文持和稳定合作行为？”已经开始把微生物作为对象来研究微生物种群中的社会行为，并期望通过先进的分子生物学和基因组技术，来研究隐藏在微生物社会行为背后的基因基础，从而从生物学角度来解释社会学行为。
1.4争性种群的设计
LuxR基因可控制合成luxR蛋白， 而luxR蛋白可以激活Plax基因。LuxI基因的转录产物浓度达到阈值时方可激活LuxR基因。
同样的，LasR基因控制合成LasR蛋白，而LasR蛋白可以激活Plas基因。LasI基因的转录产物浓度达到阈值方可激活LasR基因。
本次试验利用上述基因的影响关系，把LuxR，LasI基因重组进入一种质粒，把LuxI，LasR基因重组进一种质粒，那么转化了重组质粒的两种细菌，依靠质粒上的基因利用乳糖，两两间形成互利共生关系。
下一篇：红茶菌混合菌种的分离与鉴定