錢(qián)韋，馬旅雁，谷立川，張煉輝

1中國(guó)科學(xué)院微生物研究所 植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101

2中國(guó)科學(xué)院微生物研究所 微生物資源與前期開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101

3山東大學(xué) 生命科學(xué)院 微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100

4華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 群體微生物研究中心 亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642

·序 言·

Biofilm與c-di-GMP?？蜓?br/>——微生物的社會(huì)性、c-di-GMP調(diào)控及研究新技術(shù)

錢(qián)韋1，馬旅雁2，谷立川3，張煉輝4

1中國(guó)科學(xué)院微生物研究所 植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101

2中國(guó)科學(xué)院微生物研究所 微生物資源與前期開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101

3山東大學(xué) 生命科學(xué)院 微生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100

4華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 群體微生物研究中心 亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642

生物被膜(Biofilm)是微生物生存的主要形式。它是一種或多種微生物通過(guò)胞外多糖、胞外 DNA、蛋白質(zhì)等組成的基質(zhì)聚集在一起形成的細(xì)胞多聚體。生物被膜中的微生物細(xì)胞之間存在密切的信號(hào)通訊，并且表現(xiàn)出與浮游生活時(shí)完全不同的生理代謝特征，其發(fā)育過(guò)程受到環(huán)二鳥(niǎo)苷單磷酸(c-di-GMP)等細(xì)胞第二信使的控制。由于生物被膜在基礎(chǔ)生命科學(xué)和醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境治理等應(yīng)用科學(xué)中的重要性，相關(guān)研究是微生物學(xué)領(lǐng)域的前沿之一。本期?？瘡纳锕こ?、研究技術(shù)、感染與免疫、環(huán)境生物學(xué)和植物病理學(xué)等角度，較系統(tǒng)地對(duì)生物被膜的形成機(jī)制、調(diào)控分子機(jī)理、理化特性和應(yīng)用技術(shù)等進(jìn)行了綜述或研究，展示了我國(guó)在本領(lǐng)域的研究水平，同時(shí)也對(duì)本領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了有益的討論。

生物被膜，環(huán)二鳥(niǎo)苷單磷酸，調(diào)控機(jī)制，新技術(shù)

囿于觀察尺度的限制，人類特別不容易理解特別快(如光速)、特別慢(如生物進(jìn)化)、特別宏大(如宇宙)或者是特別微小的客觀存在。其中，包含細(xì)菌、真菌和病毒在內(nèi)的微生物由于體形“特別小”，且多是單細(xì)胞甚至無(wú)細(xì)胞生命，細(xì)胞大小一般也僅能達(dá)到真核細(xì)胞的數(shù)十分之一。所以，不難理解為何在生命科學(xué)的研究歷史中，直到1674年，荷蘭人列文虎克(Antony van Leeuwenhoek)才依靠自己發(fā)明的顯微鏡首次觀察到微生物，時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于人類對(duì)動(dòng)、植物的感知與認(rèn)識(shí)。

正因如此，普通人對(duì)微生物的直觀認(rèn)識(shí)常常是：?jiǎn)渭?xì)胞，“低等”生物，毫無(wú)群體性可言。然而，誠(chéng)如微生物學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了的，以及本?？嗥撐募磳⒁枋龅模涸诖蠖鄶?shù)時(shí)間和環(huán)境中，微生物的生存方式絕非單細(xì)胞形式的單打獨(dú)斗，它們一般以形成“生物被膜”(Biofilm)的形式存在。一方面，生物被膜是“有組織的”：即一種或多種微生物細(xì)胞聚集在一起，通過(guò)各自分泌的胞外多糖、胞外DNA、蛋白質(zhì)及其他高分子化合物構(gòu)建出具有特定形態(tài)的結(jié)構(gòu)。另一方面，生物被膜也是“有紀(jì)律的”：與蜜蜂、螞蟻和人類一樣，生存于生物被膜中的微生物具有顯著的社會(huì)性(Society)。在微生物細(xì)胞-細(xì)胞之間進(jìn)行著復(fù)雜的通訊(Cell-cell communication)，產(chǎn)生了合作、欺騙、互惠等復(fù)雜的社會(huì)關(guān)系。此外，生物被膜存在的形式還是“有意義的”：生存于生物被膜內(nèi)的微生物在生活方式、生理代謝途徑和細(xì)胞信號(hào)機(jī)制等方面與它們處于浮游生存狀態(tài)(Planktonic state)時(shí)完全不同，從而使這些微生物具有更高的環(huán)境適應(yīng)能力。生物被膜并不罕見(jiàn)：難以清除的牙菌斑、水族箱里的粘性物、使用一段時(shí)間后各種器具表面和管道內(nèi)部摸上去有粘稠感的物質(zhì)，都是生物被膜最直觀的存在形式。

生物被膜之所以在過(guò)去10余年中成為微生物學(xué)研究的最前沿領(lǐng)域之一，起因于其在應(yīng)用和基礎(chǔ)研究?jī)煞矫娴闹匾?。從?yīng)用及生物工程的角度而言，生物被膜形成和發(fā)育在病原感染、耐藥性、污水處理、環(huán)境修復(fù)等過(guò)程中具有重要的作用。以病原感染為例，80%以上的微生物感染與生物被膜有關(guān)。生存于生物被膜內(nèi)的病原菌往往能夠分泌更多的毒素及其他致病因子，破壞寄主組織或細(xì)胞。同時(shí)能夠通過(guò)增加水解酶表達(dá)量、增加分子外排泵的工作效率、減少抗生素滲透等控制方式，大幅提高病原微生物的耐藥性。正因如此，阻礙病原微生物形成生物被膜是發(fā)現(xiàn)新型抗病化合物的有效策略之一。而從基礎(chǔ)研究的角度而言，微生物細(xì)胞之間利用小分子化合物進(jìn)行信號(hào)通訊(Cell-cell communication)、在物質(zhì)表面及寄主體內(nèi)生物被膜的發(fā)育過(guò)程、生物被膜中不同物種微生物在寄主感染過(guò)程中的合作與分工等，都是高度有趣、值得深入研究的重要科學(xué)問(wèn)題。也就是在上述研究過(guò)程中，微生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了環(huán)二鳥(niǎo)苷單磷酸(c-di-GMP)以及其他類似的嘌呤衍生物(統(tǒng)稱 c-di-NMP，包括 c-di-AMP，c-AMP-GMP等)。c-di-NMP是一類與真核細(xì)胞 cAMP或cGMP不同的、重要的細(xì)胞第二信使。它們能夠結(jié)合蛋白質(zhì)或核糖開(kāi)關(guān)(Riboswitch)，對(duì)微生物生物被膜形成、群體感應(yīng)、運(yùn)動(dòng)性等過(guò)程進(jìn)行精細(xì)調(diào)控。對(duì)c-di-NMP調(diào)控機(jī)制的研究也是近年來(lái)原核生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，其介導(dǎo)的信號(hào)通路是各類應(yīng)用研究領(lǐng)域的理想分子靶點(diǎn)，在合成生物學(xué)、生物工程學(xué)等領(lǐng)域具有重要研究?jī)r(jià)值。

生物被膜這一術(shù)語(yǔ)是由 J.W.Costerton于1985年定義的。而c-di-GMP雖然是于1987年在木醋桿菌Gluconacetobacter xylinus中被發(fā)現(xiàn)的，但其引起科學(xué)家的高度重視則是在2000年前后。因此，即使國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究起步略晚于國(guó)際同行，從科學(xué)發(fā)現(xiàn)的絕對(duì)時(shí)間上來(lái)講并無(wú)多少年的差異。尤其是最近10余年以來(lái)，隨著我國(guó)科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和各高校、科研單位加大對(duì)該領(lǐng)域的投入；隨著各類優(yōu)秀人才引進(jìn)和培育計(jì)劃的推進(jìn)，國(guó)內(nèi)生物被膜領(lǐng)域的科學(xué)家隊(duì)伍已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，相關(guān)研究成果在 PubMed上的檢索數(shù)量已經(jīng)從1992年的1篇增長(zhǎng)到2016年的585篇，其中不乏具有重要突破性的成果，有高度的國(guó)際顯示度。與此同時(shí)，雖然目前還沒(méi)有成立相應(yīng)的生物被膜或群體微生物學(xué)專業(yè)委員會(huì)，但在國(guó)內(nèi)各大微生物學(xué)相關(guān)學(xué)會(huì)組織的學(xué)術(shù)會(huì)議上，有關(guān)生物被膜的精彩報(bào)告、展板數(shù)量已經(jīng)非?？捎^?；谶@一發(fā)展趨勢(shì)，2016年底由山東大學(xué)發(fā)起，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原所、中國(guó)科學(xué)院南海海洋所、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的青年科學(xué)家自發(fā)匯集在一起，召開(kāi)了國(guó)內(nèi)第一屆“生物被膜專題研討會(huì)”。會(huì)議期間達(dá)成共識(shí)，擬邀請(qǐng)本領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)家撰稿組織一期“生物被膜與c-di-GMP”專刊，共同推動(dòng)本領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)的快速發(fā)展。這一出版計(jì)劃后來(lái)獲得了《生物工程學(xué)報(bào)》編輯部的鼎力支持，這就是本期?？挠蓙?lái)和初衷。

本期專刊包含21篇綜述和原始研究論文。在“生物技術(shù)與新方法”欄目，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)何進(jìn)教授團(tuán)隊(duì)綜述了c-di-GMP核糖開(kāi)關(guān)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。眾所周知，c-di-GMP與蛋白質(zhì)的相互作用研究得比較深入，但有關(guān)c-di-GMP核糖開(kāi)關(guān)的研究由于調(diào)控方式復(fù)雜，研究難度較大。該文全面綜述了兩類核糖開(kāi)關(guān)與c-di-GMP結(jié)合后調(diào)控下游基因表達(dá)的分子機(jī)制，強(qiáng)調(diào)了核糖開(kāi)關(guān)在本領(lǐng)域的重要意義。四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院徐欣教授團(tuán)隊(duì)綜述了另一種細(xì)胞第二信使，即c-di-AMP調(diào)控細(xì)菌生物被膜形成和毒力因子表達(dá)的研究進(jìn)展。c-di-AMP廣泛存在于革蘭氏陽(yáng)性菌中，如李斯特氏菌Listeria monocytogenes、金黃色葡萄球菌Staphylococcus aureus和枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis。它也通過(guò)結(jié)合蛋白質(zhì)或核糖開(kāi)關(guān)而在生物被膜的發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮調(diào)控功能。對(duì)c-di-AMP的研究有助于我們理解c-di-NMP類第二信使在細(xì)菌細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中調(diào)控功能分化與進(jìn)化的分子過(guò)程。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所的錢(qián)韋研究員團(tuán)隊(duì)則全面綜述了篩選、鑒定和驗(yàn)證c-di-GMP結(jié)合蛋白的技術(shù)方法，包括各類遺傳學(xué)、生物化學(xué)和生物物理學(xué)技術(shù)，如微量熱泳動(dòng)(Microscale thermophoresis)、差異性配體毛細(xì)輻射實(shí)驗(yàn)(Differential radial capillary action of ligand assay，DRaCALA)、生物膜干涉技術(shù)(Biolayer interferometry)等，對(duì)比了不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，供研究者在設(shè)計(jì)技術(shù)路線時(shí)參考。

如前所述，微生物學(xué)研究是一門(mén)高度依賴新裝備、新技術(shù)的科學(xué)領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)學(xué)者早有建議設(shè)立“技術(shù)微生物學(xué)”學(xué)科的提法。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)于2017年專門(mén)設(shè)立了“微生物學(xué)新技術(shù)和新方法交叉性研究(申請(qǐng)代碼C0104)”，匯聚多領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究，鼓勵(lì)非生物教育背景學(xué)科的申請(qǐng)者(本科或研究生階段為數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、電子等)申請(qǐng)微生物學(xué)領(lǐng)域面上項(xiàng)目的資助。與此趨勢(shì)相呼應(yīng)，在本?？摹靶录夹g(shù)”欄目?jī)?nèi)，共有5篇論文集中討論生物被膜研究中的新技術(shù)與新方法。其中，華南理工大學(xué)龔湘君副教授團(tuán)隊(duì)綜述了生物被膜的物理特性及其表征的研究進(jìn)展，強(qiáng)調(diào)在生物被膜形成過(guò)程中，細(xì)菌運(yùn)動(dòng)與物質(zhì)表面張力之間的相互作用、生物被膜中多聚物的形態(tài)以及生物被膜機(jī)械性能對(duì)于結(jié)構(gòu)、功能的重要性。同時(shí)，該綜述也強(qiáng)調(diào)了原子力顯微鏡、超高分辨率激光共聚焦顯微鏡、可變壓掃描電子顯微鏡、三維全息顯微鏡、磁鑷等新技術(shù)在生物被膜研究中的重要意義。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)蔡鵬教授團(tuán)隊(duì)則集中闡述了原子力顯微鏡在生物被膜研究中的應(yīng)用。作為一種超高分辨率的表面可視化技術(shù)，原子力顯微鏡能夠?qū)ι锉荒さ某⑿螒B(tài)、機(jī)械特性、多聚物之間的相互作用力進(jìn)行觀察，具有強(qiáng)大的表征能力。天津大學(xué)的趙坤教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先利用顯微追蹤技術(shù)，從單細(xì)胞水平研究細(xì)菌在生物被膜中的運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。他們的論文從顯微追蹤技術(shù)裝備、細(xì)菌運(yùn)動(dòng)的超微觀察和生物被膜形成過(guò)程中細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的影響等方面進(jìn)行了全面的論述。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的崔紫寧教授則發(fā)表了2篇綜述，分別從調(diào)節(jié)生物被膜形成的化合物與抑制c-di-GMP信號(hào)通路的化合物研究?jī)蓚€(gè)方面，從化學(xué)生物學(xué)的角度全面分析了各類信息化合物在細(xì)菌細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、生物被膜形成和毒力因子表達(dá)調(diào)控等過(guò)程中的控制作用。這2篇論文資料翔實(shí)，論述全面，是了解化合物分子調(diào)控機(jī)制和發(fā)展新型抗生素研究策略的絕佳入口。頗值一提的是，這幾篇論文的團(tuán)隊(duì)帶頭人都是非生物專業(yè)出身的優(yōu)秀青年科學(xué)家，在生物被膜研究領(lǐng)域都作出了一流的研究成果，充分表明交叉和匯聚研究在本領(lǐng)域創(chuàng)新研究中所具有的重要意義。

生物被膜的形成、發(fā)育和消散(Dispersal)在病原微生物的生存和致病過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，因此，理解生物被膜的形成與調(diào)控機(jī)制是科學(xué)防治病原感染、控制耐藥性和發(fā)展新型抗生素的有效策略。本?？灿?篇論文涉及這一領(lǐng)域。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所馬旅雁研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)表了2篇論文。其中一篇綜述了鐵離子在生物被膜形成過(guò)程中的調(diào)控作用。由于寄主在感染過(guò)程中會(huì)將鐵離子結(jié)合于載鐵蛋白或小分子化合物上，造成鐵匱乏的環(huán)境來(lái)控制病原微生物生長(zhǎng)，這方面的內(nèi)容對(duì)于理解寄主天然免疫反應(yīng)與病原菌生物被膜的形成具有研究?jī)r(jià)值。在另一篇論文中，她們分析了乳酸鋅和氟化亞錫等金屬離子化合物對(duì)數(shù)種病原細(xì)菌生物被膜的影響，表明這些化合物可以作為抑菌物質(zhì)應(yīng)用于各類產(chǎn)品中。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所的孫義成研究員團(tuán)隊(duì)綜述了在鼠疫耶爾森氏菌Yesernia pestis形成生物被膜的過(guò)程中，c-di-GMP及其他調(diào)控系統(tǒng)發(fā)揮的功能與研究展望。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)馮治洋教授團(tuán)隊(duì)利用宏基因組學(xué)方法，從土壤中分離獲得2株具有抗菌活性的鏈霉菌Streptomycesspp.，發(fā)現(xiàn)它們的發(fā)酵提取物能夠有效抑制金黃色葡萄球菌生物被膜的形成，為進(jìn)一步分離分析抗菌有效成分打下了基礎(chǔ)。華中科技大學(xué)劉智教授團(tuán)隊(duì)綜述了霍亂弧菌Vibrio cholerae生物被膜發(fā)育過(guò)程與環(huán)境因子，如寄主信號(hào)、滲透壓、溫度、營(yíng)養(yǎng)元素等之間的關(guān)系，為控制該病菌造成的惡性感染提供了理論依據(jù)。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所陳義華研究員團(tuán)隊(duì)綜述了口腔中變形鏈球菌Streptococcus mutans次生代謝產(chǎn)物的合成以及它們?cè)诓≡纬缮锉荒み^(guò)程中的控制功能?？谇簧锉荒ぴ邶x病的形成過(guò)程中具有關(guān)鍵性的作用，這方面的研究在未來(lái)能夠?yàn)榻獬祟惪谇患膊〉耐纯嘧鞒鰧?shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。除了細(xì)菌以外，真菌同樣能夠單獨(dú)或與其它微生物一起形成生物被膜。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所黃廣華研究員團(tuán)隊(duì)和王淋淇研究員團(tuán)隊(duì)分別發(fā)表了2篇綜述，系統(tǒng)評(píng)述了白色念珠菌調(diào)控生物被膜的遺傳通路以及病原真菌社會(huì)行為的研究進(jìn)展。由于地球上的生命均起源于共同的祖先，這部分的內(nèi)容也促使研究者思考：高等生物的社會(huì)行為是否起源于在微生物中已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的這些原始的社會(huì)關(guān)系。基于當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，我們相信生物被膜在未來(lái)的病原感染與免疫領(lǐng)域仍然將會(huì)是核心研究?jī)?nèi)容之一。

在環(huán)境微生物和污水處理領(lǐng)域，生物被膜已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了重要的作用。山東大學(xué)李越中、胡瑋教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事黃色粘球菌Myxococcus xanthus的研究。該菌是細(xì)菌類群中生活和運(yùn)動(dòng)方式最為復(fù)雜的一類，他們綜述了黃色粘球菌在生物被膜形成過(guò)程中細(xì)菌運(yùn)動(dòng)性的作用與調(diào)控機(jī)制。北京大學(xué)深圳研究生院王文昭教授團(tuán)隊(duì)綜述了在利用生物被膜法處理污水時(shí)，群體感應(yīng)與群體淬滅在微生物固定化技術(shù)和膜污染處理中的控制機(jī)制。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)金帆教授團(tuán)隊(duì)則通過(guò)自動(dòng)圖像處理、高通量數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)，對(duì)細(xì)菌發(fā)生蹭行運(yùn)動(dòng)(Twitching)和生物被膜形成時(shí)的行為進(jìn)行了精細(xì)分析，建立了定量分析單個(gè)細(xì)菌運(yùn)動(dòng)行為的分析體系。

在植物-微生物相互作用研究領(lǐng)域，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張力群教授團(tuán)隊(duì)研究了不動(dòng)桿菌(Acinetobactersp.77)中群體感應(yīng)信號(hào)降解酶基因aidE的功能，發(fā)現(xiàn)AidE是一種新的高絲氨酸內(nèi)酯酶，能夠淬滅細(xì)菌的群體感應(yīng)信號(hào)。最后，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所賈燕濤研究員團(tuán)隊(duì)綜述了病原菌生物被膜形成和寄主植物感染的關(guān)系。其中，值得注意的是細(xì)菌和植物能夠分別感應(yīng)對(duì)方產(chǎn)生的信號(hào)物質(zhì)，發(fā)生跨界信號(hào)通訊。這些研究為有效控制作物病害提供了新的思路。

盡管本期?？呀?jīng)包含了眾多的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)和研究成果，相對(duì)于國(guó)內(nèi)正在壯大的生物被膜研究隊(duì)伍和相關(guān)成果而言，仍然只是很小的一部分。我們組織出版本期專刊的目標(biāo)是為了吸引更多的研究者加入這一激動(dòng)人心的領(lǐng)域，同時(shí)也吁請(qǐng)同行專家和科技政策制定者共同關(guān)注。生物被膜領(lǐng)域的研究在國(guó)內(nèi)已經(jīng)度過(guò)了“啟始”這一發(fā)育階段，隨著多學(xué)科交叉研究的引入和更多青年才俊的加入，它正在向著“成熟”這個(gè)發(fā)育階段邁進(jìn)。

(本文責(zé)編 陳宏宇)

Preface for special issue on biofilm andc-di-GMP——Microbial society,c-di-GMP regulation, and new research techniques

Wei Qian1, Luyan Ma2, Lichuan Gu3, and Lianhui Zhang4
1State Key Laboratory of Plant Genomics,Institute of Microbiology,Chinese Academy of Sciences,Beijing100101,China
2State key Laboratory of Microbial Resources,Institute of Microbiology,Chinese Academy of Sciences,Beijing100101,China
3State Key Laboratory of Microbial Technology,Shandong University,Jinan250100,Shandong,China
4State Key Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources,Integrative Microbiology Research Centre,South China Agricultural University,Guangzhou510642,Guangdong,China

Biofilm is prevalent in various ecological niches, in which microbial cells interconnect with each other through extracellular polymeric substances including polysaccharides, extracellular DNA, and proteins.When living in biofilms, the microbial cells employ small signalling chemicals as their “l(fā)anguage” to communicate mutually, and exhibit remarkable differences in physiology compared to those living in planktonic state.It has been proven that the development of biofilm is subject to the regulation ofc-di-GMP, an important second messenger found in prokaryotes.Given its important roles of biofilms in microbial infection, industry application, plant-microbe interactions and environmental pollustion, biofilm is one of frontier research areas in microbiology.This special issue of “Biofilm andc-di-GMP” systematically reviews the current progresses in the multiple research frontiers, including biotechnology, infectious diseases, environmental microbiology and plant pathology, with special focus on the methods and techniques in biofilm research.We hope that the issue will boost the interest of students and young scientists in this exciting area of microbiology.

biofilm,c-di-GMP, regulatory mechanism, new technology

September8,2017

Wei Qian.Tel: +86-10-64806063; Fax: +86-10-64858245; E-mail: qianw@im.ac.cn

錢(qián)韋, 馬旅雁, 谷立川, 等.Biofilm與c-di-GMP?？蜓浴⑸锏纳鐣?huì)性、c-di-GMP調(diào)控及研究新技術(shù).生物工程學(xué)報(bào),2017,33(9):1351–1356.

Qian W, Ma LY, Gu LC, et al.Preface for special issue on biofilm andc-di-GMP——Microbial society,c-di-GMP regulation,and new research techniques.Chin J Biotech,2017,33(9):1351–1356.

錢(qián)韋 博士，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所研究員。植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。從事病原細(xì)菌致病機(jī)理和感知寄主與環(huán)境信號(hào)的分子機(jī)制研究。作為主要完成人，完成國(guó)內(nèi)首個(gè)植物病原細(xì)菌全基因組測(cè)序和功能基因組學(xué)分析；完成黃單胞菌雙組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的遺傳與功能研究；發(fā)現(xiàn)細(xì)菌識(shí)別金屬離子、群體感應(yīng)信號(hào)和植物激素等信號(hào)分子的生物化學(xué)機(jī)制。主要研究成果發(fā)表在PLoS Pathogens、Genome Research、Environmental Microbiology、Genetics、Molecular Plant-Microbe Interaction等期刊上。擔(dān)任植物病理學(xué)會(huì)理事、植物生理與分子生物學(xué)會(huì)植物-微生物互作專業(yè)委員會(huì)副主任、《植物病理學(xué)報(bào)》編委和Frontiers in Plant-Microbe Interactions的Review Editor等學(xué)術(shù)職務(wù)。