原標題：李平蘭教授課題組在Nature Communication期刊發(fā)表論文

近日，國際著名學(xué)術(shù)期刊Nature Communications在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院/北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心李平蘭教授課題組與美國東北大學(xué)生物系Yunrong Chai教授課題組合作完成的題為“Heterogeneity in respiratory electron transfer and adaptive iron utilization in a bacterial biofilm”的研究論文。

生物被膜(Biofilm)是指附著于有生命或無生命物體表面被細菌自身分泌至胞外大分子物質(zhì)包裹的有序的具有高級結(jié)構(gòu)的多細胞群體，細菌生物被膜的形成有利于其應(yīng)對外界不良環(huán)境。鐵元素是生物體生長所必需的微量元素，同時鐵元素也被證明可以促進細菌生物被膜的形成，但其在芽孢桿菌生物被膜形成過程的攝取及利用機制尚不清楚。

本文以模式菌株，枯草芽孢桿菌3610（Bacillus subtilis 3610）為研究對象，利用分子生物學(xué)、分析化學(xué)及電化學(xué)等手段揭示了芽孢桿菌生物被膜形成中鐵元素攝取及利用的新機制。本研究發(fā)現(xiàn)，鐵元素在促進芽孢桿菌生物被膜形成中存在兩種不同的機制。第一種機制：少部分被運輸?shù)桨麅?nèi)的三價鐵在促進有氧呼吸過程中電子傳遞和強膜電位的建立方面發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。同時，本章研究還發(fā)現(xiàn)并證明了膜電位的建立是枯草芽孢桿菌生物被膜形成過程中胞外基質(zhì)形成的關(guān)鍵；第二種機制：大量可溶性三價鐵與生物被膜胞外基質(zhì)外緊密結(jié)合。基于一系列分子生物學(xué)和電化學(xué)的試驗證據(jù)發(fā)現(xiàn)，處于枯草芽孢桿菌生物被膜底層的細胞可以利用胞外基質(zhì)中結(jié)合的三價鐵作為電子受體來進行體外的電子傳遞來建立膜電位，以此來支撐生物被膜的形成。最后，本章研究還發(fā)現(xiàn)了枯草芽孢桿菌通過合成并分泌大量的鄰苯二酚類前體物質(zhì)2,3-二羥基苯甲酸酯（DHB）來代替終產(chǎn)物嗜鐵素作為生物被膜形成過程中的主要鐵載體，從培養(yǎng)基中溶解和利用大量難溶性三價鐵的適應(yīng)性策略。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)為本文的第一作者單位和第一通訊單位。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院2019屆博士畢業(yè)生秦宇軒為該論文的第一作者，李平蘭教授和美國東北大學(xué)的Yunrong Chai教授為本論文的共同通訊作者。該研究得到了農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項，國家自然科學(xué)基面上項目和美國國家科學(xué)基金的支持。