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木糖氧化无色杆菌为革兰阴性杆菌,多分布于水生环境,也见于各种临床标本。随着抗生素大量和长期的使用,木糖氧化无色杆菌对多类抗生素都产生了耐药性,防控变得更加困难,因此开发新的木糖氧化无色杆菌防控方法是刻不容缓的。噬菌体是感染细菌的病毒,能专一高效地裂解宿主菌,具有增殖快、无残留和安全有效等特点,可以作为抗生素的替代品,研发前景广阔,研究思路和方法有可能进一步应用到食品科学领域新技术的研究和开发。本研究以木糖氧化无色杆菌A22732为宿主,分离纯化得到三株烈性噬菌体,命名为phiAxp-1、phiAxp-2和phiAxp-3,对其生物学特性、最佳保存方法和基因组学进行研究,主要研究内容及结论如下:
1.噬菌体生物学特性
(1)噬菌体phiAxp-1噬菌斑直径在2-3 mm之间,通过透射电镜观察属于长尾噬菌体科。一步生长曲线显示,phiAxp-1的潜伏期约75 min,裂解期约15 min,爆发量为1742 pfu/cell。phiAxp-1在50℃处理75 min后,效价能保持同一数量级,处理温度越高,噬菌体失活越多;在pH为5-10的条件下,存活率都能有40%以上;当Ca2+、Mg2+浓度分别为10 mmol/L、15 mmol/L时,噬菌体的存活率最高;对低浓度(10%)的乙醇或异丙醇的耐受能力较强,中高浓度的乙醇或异丙醇处理后灭活明显。phiAxp-1的受体是A22732的脂多糖,提取A22732的脂多糖调节其浓度约为12.5μg/mL时, phiAxp-1的吸附效率下降到50%,脂多糖浓度增加到800μg/mL时,89.8%的phiAxp-1不能吸附A22732。
(2)噬菌体phiAxp-2噬菌斑直径在0.5-1 mm之间,通过透射电镜观察属于长尾噬菌体科。一步生长曲线显示,phiAxp-2的潜伏期约180 min,裂解期约60 min,爆发量为2985 pfu/cell。phiAxp-2在50℃处理75 min后,效价下降了1个数量级,处理温度越高,噬菌体灭活明显;在pH为5-10的条件下,存活率都能有50%以上;当Ca2+、Mg2+浓度分别为10 mmol/L、15 mmol/L时,噬菌体的存活率最高;对低浓度(10%)的乙醇或异丙醇的耐受能力较强,中高浓度的乙醇或异丙醇处理后灭活明显。phiAxp-2的受体是A22732的脂多糖,当提取A22732的脂多糖调节其浓度约为19μg/mL时,phiAxp-2的吸附效率下降到50%,脂多糖浓度增加到800μg/mL时,82.6%的phiAxp-2不能吸附A22732。
(3)噬菌体phiAxp-3噬菌斑直径在2-3 mm之间,通过透射电镜观察属于短尾噬菌体科。一步生长曲线显示,phiAxp-3的潜伏期约80 min,裂解期约40 min,爆发量约达到9000 pfu/cell。phiAxp-3在50℃处理75 min后,效价下降了1个数量级,处理温度越高,噬菌体灭活明显;在pH为6-9的条件下,存活率都能有50%以上;当Ca2+、Mg2+浓度分别为15 mmol/L、10 mmol/L时,噬菌体的存活率最高;对不同浓度的乙醇耐受能力都很差,对低浓度(10%)的异丙醇的耐受能力较强,中高浓度的异丙醇处理后灭活明显。phiAxp-3的受体是A22732的脂多糖,当提取A22732的脂多糖调节其浓度约为25μg/mL时,phiAxp-3的吸附效率下降到50%,脂多糖浓度增加到800μg/mL时,88.77%的phiAxp-3不能吸附A22732。
2.噬菌体保存方法
在-80℃、-20℃和4℃温度保存时,甘油和二甲基亚飒保存16个月后,phiAxp-1和phiAxp-2效价能稳定在初始的1010 pfu/mL,phiAxp-3效价略微从1011 pfu/mL下降到1010 pfu/mL。使用氯仿在4℃保存16个月后,三株噬菌体的效价都略微下降,但优于其他保存温度(-80℃、-20℃、室温和37℃)。三种保存剂在37℃贮存噬菌体时,效果都很差。
3.噬菌体基因组学分析
(1)phiAxp-1基因组长度为45,045 bp,GC含量为56.02%,属于环状双链DNA,共编码64个ORF,其中有21个得到功能注释。运用质谱鉴定其蛋白有12个功能得到注释。与已测序的多株噬菌体进行了比较基因组学分析,显示同源性极低,它属于全新的噬菌体。基于末端酶的系统进化分析,发现phiAxp-1属于独立的一个分支。phiAxp-1噬菌体基因组已提交Genbank,序列号为KP313532。
(2)phiAxp-2基因组长度为62,220 bp,GC含量为60.11%,属于环状双链DNA,共编码86个ORF,其中有28个得到功能注释。与已测序的两株洋葱伯克霍尔德菌噬菌体AH2和BcepNazgul的多基因组共线性比较表明,它属于全新的噬菌体。基于DNA聚合酶和末端酶大亚基的系统进化分析,发现phiAxp-2与AH2属于同一分支。phiAxp-2噬菌体基因组已提交Genbank,序列号为KT321316。
(3)phiAxp-3基因组长度为72,825 bp,GC含量为55.2%,属于线状双链DNA,含有416bp的末端重复,共编码80个ORF,其中有22个得到功能注释。运用质谱鉴定其蛋白有10个功能得到注释。与已测序的两株木糖氧化无色杆菌噬菌体JWAlpha和JWDelta、埃希氏菌N4噬菌体进行比较基因组学分析,它属于N4类噬菌体。基于RNA聚合酶和末端酶的系统进化分析,发现phiAxp-3与JWAlpha和JWDelta属于同一分支。phiAxp-3噬菌体基因组已提交Genbank,序列号为KT321317。
1.噬菌体生物学特性
(1)噬菌体phiAxp-1噬菌斑直径在2-3 mm之间,通过透射电镜观察属于长尾噬菌体科。一步生长曲线显示,phiAxp-1的潜伏期约75 min,裂解期约15 min,爆发量为1742 pfu/cell。phiAxp-1在50℃处理75 min后,效价能保持同一数量级,处理温度越高,噬菌体失活越多;在pH为5-10的条件下,存活率都能有40%以上;当Ca2+、Mg2+浓度分别为10 mmol/L、15 mmol/L时,噬菌体的存活率最高;对低浓度(10%)的乙醇或异丙醇的耐受能力较强,中高浓度的乙醇或异丙醇处理后灭活明显。phiAxp-1的受体是A22732的脂多糖,提取A22732的脂多糖调节其浓度约为12.5μg/mL时, phiAxp-1的吸附效率下降到50%,脂多糖浓度增加到800μg/mL时,89.8%的phiAxp-1不能吸附A22732。
(2)噬菌体phiAxp-2噬菌斑直径在0.5-1 mm之间,通过透射电镜观察属于长尾噬菌体科。一步生长曲线显示,phiAxp-2的潜伏期约180 min,裂解期约60 min,爆发量为2985 pfu/cell。phiAxp-2在50℃处理75 min后,效价下降了1个数量级,处理温度越高,噬菌体灭活明显;在pH为5-10的条件下,存活率都能有50%以上;当Ca2+、Mg2+浓度分别为10 mmol/L、15 mmol/L时,噬菌体的存活率最高;对低浓度(10%)的乙醇或异丙醇的耐受能力较强,中高浓度的乙醇或异丙醇处理后灭活明显。phiAxp-2的受体是A22732的脂多糖,当提取A22732的脂多糖调节其浓度约为19μg/mL时,phiAxp-2的吸附效率下降到50%,脂多糖浓度增加到800μg/mL时,82.6%的phiAxp-2不能吸附A22732。
(3)噬菌体phiAxp-3噬菌斑直径在2-3 mm之间,通过透射电镜观察属于短尾噬菌体科。一步生长曲线显示,phiAxp-3的潜伏期约80 min,裂解期约40 min,爆发量约达到9000 pfu/cell。phiAxp-3在50℃处理75 min后,效价下降了1个数量级,处理温度越高,噬菌体灭活明显;在pH为6-9的条件下,存活率都能有50%以上;当Ca2+、Mg2+浓度分别为15 mmol/L、10 mmol/L时,噬菌体的存活率最高;对不同浓度的乙醇耐受能力都很差,对低浓度(10%)的异丙醇的耐受能力较强,中高浓度的异丙醇处理后灭活明显。phiAxp-3的受体是A22732的脂多糖,当提取A22732的脂多糖调节其浓度约为25μg/mL时,phiAxp-3的吸附效率下降到50%,脂多糖浓度增加到800μg/mL时,88.77%的phiAxp-3不能吸附A22732。
2.噬菌体保存方法
在-80℃、-20℃和4℃温度保存时,甘油和二甲基亚飒保存16个月后,phiAxp-1和phiAxp-2效价能稳定在初始的1010 pfu/mL,phiAxp-3效价略微从1011 pfu/mL下降到1010 pfu/mL。使用氯仿在4℃保存16个月后,三株噬菌体的效价都略微下降,但优于其他保存温度(-80℃、-20℃、室温和37℃)。三种保存剂在37℃贮存噬菌体时,效果都很差。
3.噬菌体基因组学分析
(1)phiAxp-1基因组长度为45,045 bp,GC含量为56.02%,属于环状双链DNA,共编码64个ORF,其中有21个得到功能注释。运用质谱鉴定其蛋白有12个功能得到注释。与已测序的多株噬菌体进行了比较基因组学分析,显示同源性极低,它属于全新的噬菌体。基于末端酶的系统进化分析,发现phiAxp-1属于独立的一个分支。phiAxp-1噬菌体基因组已提交Genbank,序列号为KP313532。
(2)phiAxp-2基因组长度为62,220 bp,GC含量为60.11%,属于环状双链DNA,共编码86个ORF,其中有28个得到功能注释。与已测序的两株洋葱伯克霍尔德菌噬菌体AH2和BcepNazgul的多基因组共线性比较表明,它属于全新的噬菌体。基于DNA聚合酶和末端酶大亚基的系统进化分析,发现phiAxp-2与AH2属于同一分支。phiAxp-2噬菌体基因组已提交Genbank,序列号为KT321316。
(3)phiAxp-3基因组长度为72,825 bp,GC含量为55.2%,属于线状双链DNA,含有416bp的末端重复,共编码80个ORF,其中有22个得到功能注释。运用质谱鉴定其蛋白有10个功能得到注释。与已测序的两株木糖氧化无色杆菌噬菌体JWAlpha和JWDelta、埃希氏菌N4噬菌体进行比较基因组学分析,它属于N4类噬菌体。基于RNA聚合酶和末端酶的系统进化分析,发现phiAxp-3与JWAlpha和JWDelta属于同一分支。phiAxp-3噬菌体基因组已提交Genbank,序列号为KT321317。