揭秘微生物“群体感应”：高通量检测技术如何解析土壤AHLs？-南京维百瑞检测技术有限公司

根际是由植物根系和土壤微生物之间相互作用形成的一种特殊环境，根际微生物群落的宏基因组是植物微生物组的重要组成部分。在该环境中，微生物通过种内与种间信号机制招募特定类群、协调群体行为，进而调控植物的生长与健康。群体感应（quorum sensing, QS）是根际微生物交流的重要方式, 它通过提供必要的信号分子来传递种间和种内的信息, 从而协调和控制混合群落的行为。根际细菌可产生多种QS信号分子，如N-酰基高丝氨酸内酯（N-Acyl-homoserine Lactones，AHLs）、挥发性有机化合物（VOCs）、扩散信号因子、亚抑制浓度的抗生素等，其中AHLs在革兰氏阴性菌中研究最为广泛，在植物–微生物互作中具有重要作用。

图1：革兰氏阴性菌中AHLs介导的群体感应（QS）系统概述

（A）费氏弧菌中调控生物发光的Lux系统；（B）铜绿假单胞菌中调控毒力与生物膜形成的Las与Rhl系统；（C）紫色色杆菌中调控紫色杆菌素合成的Cvi系统；（D）根癌农杆菌中控制Ti质粒接合转移的Tra系统

巴基斯坦国家生物技术和基因工程研究所发表于《Frontiers in Microbiology》的研究论文，揭示盐胁迫下产AHLs的气单胞菌SAL-17和SAL-21可通过分泌多种AHLs信号分子，显著促进小麦的生长。研究表明，外施AHLs混合物可使小麦根系参数提升近80%，且菌株在高盐下根系定殖能力突出。田间试验证实，接种联合菌株能显著提高盐碱地小麦的脯氨酸含量、叶绿素指标及产量，效果优于非产AHLs菌株SAL-12。该研究为开发微生物抗盐制剂提供了理论依据与菌种资源，对推进可持续农业具有重要意义。

图2：AHLs对小麦幼苗生长（A1）及根毛发育（A2）的影响

AHLs在植物-微生物互作及根际微生态调控中扮演着关键角色，下面小瑞将系统介绍该类化合物的化学组成、生物学功能以及常用检测方法：

AHLs 的化学组成和生物学功能

AHLs由LuxI类合酶催化合成，具保守内酯环和可变酰基侧链。其结构差异（如链长、C-3取代类型）决定信号特异性。

图3：AHLs结构图

侧链第3个碳原子可被氢、氧或羟基所取代，n为酰基侧链的碳原子数

当AHLs在环境中积累至阈值浓度，可结合同源受体LuxR，形成复合物激活QS靶基因，调控诸如生物膜形成、抗生素合成、致病性等多种群体行为。此外，AHLs还可被植物识别，引发“AHLs诱导效应”，增强植物的防御响应与抗逆能力，促进生长。目前，AHLs作为植物生长调节剂的应用潜力已被广泛关注，但其在植物体内的信号转导机制及农业应用的实现路径仍需进一步研究。

图4：群体感应信号分子AHLs诱导植物特异性生理反应机理示意图

AHLs的检测方法

南京维百瑞检测采用高效液相色谱-质谱联用技术（HPLC-MS/MS）进行AHLs的定性与定量分析。该方法结合了液相色谱的高分离效能与质谱的高灵敏度和特异性，可有效应对复杂土壤基质干扰，实现对多种AHLs分子的精准识别与浓度测定，为深入探究土壤微生物群体感应机制、信号分子传导途径及其生态功能提供了关键的技术支撑。

1、技术优势：

专业仪器：采用Waters Xevo TQ-S三重四极杆质谱仪，基于多反应监测（MRM）扫描模式，具备高灵敏度与高选择性，可精准定量14种高丝氨酸内酯化合物

严格质控：每十个样品随机抽取一个进行平行质控检测，确保数据可靠性；每个标准品设置5~8个浓度梯度建立标准曲线，拟合优度R²均大于0.99

一站式服务支持：提供售前、售中、售后全流程多对一专业技术服务，确保实验设计与执行顺畅、问题响应及时

高丝氨酸内酯检测指标一览表

2、检测仪器展示：

沃特世（Waters）Xevo TQ-S 三重四极杆质谱仪

Xevo TQ-S 是沃特世旗下的一款高性能、高灵敏度的三重四极杆质谱仪，主要用于定量分析，特别是在复杂基质中对痕量目标化合物进行精准、稳定、高通量的定量分析。

3、实验质量控制说明：

平行质控：平行样分析用于评估检测精密度。南京维百瑞检测对每批次样品随机抽取≥10%的样品进行平行测定，以监测同批次测试结果的稳定性，确保分析精密度。

标准曲线绘制：南京维百瑞检测技术人员对每个标准品配置5~8 个浓度标准曲线，以测得特征离子质量色谱峰外标和内标峰面积比值为纵坐标、对应标准溶液浓度为横坐标，绘制标准曲线，绝对定量。同时在上机序列中会多次插入基质空白，监测背景干扰。

4、检测结果展示：

标准品及样品原始谱图示例
质谱离子流图中待测物信息自上至下依次为：项目名称、电离方式及离子对；横坐标为出峰时间，纵坐标为响应强度（以最高峰归一化为100%表示）

高丝氨酸内酯检测结果示例图

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