Abstract Cannibalism is a differentiation strategy and social multicellular behavior in biofilms. The novel factors and mechanisms to trigger the bacterial cannibalism remain scarce. Here, we report a novel bacillunoic acids-mediated strategy for manipulating cannibalism in Bacillus velezensis SQR9 biofilm formation. A subfraction of cells differentiate into cannibals that secrete toxic bacillunoic acids to lyse a fraction of their sensitive siblings, and the released nutrients enhance biofilm formation. Meanwhile, the self-immunity of cannibal cells was induced by bacillunoic acids. A two-component system, the OmpS-OmpR signal-transduction pathway, controls the expression of the ABC transporter BnaAB for self-immunity. Specifically, bacillunoic acids activate the autophosphorylation of OmpS, a transmembrane histidine kinase, which then transfers a phosphoryl group to its response regulator OmpR. The phosphorylation of OmpR activates the transcription of the transporter gene bnaAB by binding its promoter. Thus, bacillunoic acids are pumped out of cells by the ABC transporter BnaAB. Moreover, we discovered that strain SQR9 could use the bacillunoic acids-mediated cannibalism to optimize its community to produce more bacillunoic acids for bacterial competition. This study revealed that bacillunoic acids play a previously undiscovered dual role in both cannibalism during biofilm formation and interspecies competition, which has an important biological significance.

Oleogels have been used in the gelled surimi products to replace animal fats due to its structure characteristics. The effect of structure characteristics in fish oil oleogels on the mechanism of oil/water retention was investigated in meat emulsions. Beeswax assembly improved the oil and water retention. The unsaturation degree of fatty acids lowered the mobility of bound water, immobilized water as well as bound fat in the fish oil oleogel, but enhanced the mobility of free water and protons of unsaturated fatty acids. Beeswax addition and oil phase characteristics could enhance β-sheets, disulfide bonds and hydrophobic force to improve the viscoelasticity, gel strength and oil/water retention. Beeswax assembly facilitated the tight micro-sol network and filling effect, and high unsaturation degree promoted the emulsification effect, thus reducing phase transition temperature and juice loss. The study could lay the foundation for development of gelled shrimp meat products with EPA and DHA.

ABSTRACT Bacillus spp. strains that are beneficial to plants are widely used in commercial biofertilizers and biocontrol agents for sustainable agriculture. Generally, functional Bacillus strains are applied as single strain communities since the principles of synthetic microbial consortia constructed with Bacillus strains remain largely unclear. Here, we demonstrated that the mutual compatibility directly affects the survival and function of two-member consortia composed of B. velezensis SQR9 and FZB42 in the rhizosphere. A mutation in the global regulator Spo0A of SQR9 markedly reduced the boundary phenotype with wild-type FZB42, and the combined use of the SQR9∆ spo0A mutant and FZB42 improved biofilm formation, root colonization and the production of secondary metabolites that are beneficial to plants. We further confirmed the correlation between the swarm discrimination phenotype between the two consortia members and the effects that are beneficial to plants in a greenhouse experiment. Our results provide evidence that social interactions among bacteria could be an influencing factor in achieving a desired community-level function. IMPORTANCE Bacillus velezensis is one of the most widely applied bacteria in biofertilizers in China and Europe. Additionally, the molecular mechanisms of plant growth promotion and disease suppression by representative model strains are well established, such as B. velezensis SQR9 and FZB42. However, it remains extremely challenging to design efficient consortia based on these model strains. Here, we showed that swarm discrimination phenotype is one of the major determinants affects the performance of two-member Bacillus consortia in vitro and in the rhizosphere. Deletion in global regulatory gene spo0A of SQR9 reduced the strength of boundary formation with FZB42, result in the improved plant growth promotion performance of dual consortium. This knowledge provides new insights into efficient probiotics consortia design in Bacillus .

The purpose of this experiment was to explore the influence of different cooking temperatures on the deterioration characteristics of pork batter gel by using proteomics, gel electrophoresis, size and chemical bond of aggregates. The results showed that the protein molecules of the pork batter gel was degraded during heating cooking and the protein aggregates were composed of many degraded protein fragments; compared with the control group 75 °C (0 min), the significant degradation of cytoskeleton showed at 110 °C (30 min) and 121 °C (30 min) and the significant degradation of myosin complexonly appeared at 121 °C (30 min). As the heating temperature points increased, compared with the control group 75 °C (0 min), the different temperatures could promote the separation of metal ions with proteins especially at 110 °C (30 min) and 121 °C (30 min), which could ultimately influence quality of pork batter gel by the size of particle. As the increase of heating temperature points, the recombination of aggregates composed of different proteins was not conducive to the retention of capillary water, which reduced the texture of pork batter gel. This research provided theoretical support for improving the process property of the meat products.

Abstract Microbial cooperation is vulnerable to exploitation by social cheaters. Although the strategies for controlling genotypic cheaters have been well investigated, the mechanism and significance of preventing phenotypic cheating remain largely unknown. Here, we revealed the molecular mechanism and ecological significance of a policing system for punishing phenotypic cheaters in the community of a plant beneficial strain Bacillus velezensis SQR9. Coordinated activation of extracellular matrix (ECM) production and autotoxin bacillunoic acids (BAs) biosynthesis/self-immunity, punished public goods-nonproducing cheaters in strain SQR9’s community. Spo0A was identified to be the co-regulator for triggering both ECM production and BAs synthesis/immunity, which activates acetyl-CoA carboxylase (ACC) to produce malonyl-CoA, an essential precursor for BAs biosynthesis, thereby stimulating BAs production and self-immunity. Elimination of phenotypic cheaters by this policing system, significantly enhanced population fitness under different stress conditions and in plant rhizosphere. This study provides insights into our understanding of maintenance and evolution of microbial cooperation.