基因工程技术在建立噬菌体抗性机制研究中的应用

在自然发生的噬菌体抗性机制的基础上,应用基因工程技术可以建立广泛的噬菌体抗性机制,为有效解决噬菌体感染问题提供了新的策略。噬菌体编码的抗性、反义RNA技术、自杀陷阱及限制/修饰系统的应用是近年来发展起来的几种抗噬菌体策略,着重对其作用机制、研究进展及其意义作一介绍。同时指出应用基因工程技术构建的噬菌体抗性菌株应用于食品发酵工业中所存在的问题,并对其应用前景作了展望。

一株具有噬菌体抗性的芽孢杆菌BS-2的鉴定及葡萄糖流加工艺优化

筛选噬菌体抗性菌株以解决枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)生产过程中噬菌体污染问题并提高抗性菌株的发酵水平。采用双层平板法从异常发酵液中分离并纯化以枯草芽孢杆菌为宿主的噬菌体,利用纯化得到的噬菌体筛选实验室芽孢杆菌库以得到抗性菌株,结合16S rDNA和gyrA基因序列进行系统发育分析确定其分类地位,以分批发酵的生长曲线及葡萄糖含量曲线作为基础,对发酵培养基的初糖浓度及葡萄糖的流加方式进行优化提高筛选到的噬菌体抗性菌株的发酵水平。从异常发酵液中分离到噬菌体S01及S02并在实验室芽孢杆菌库中筛选到一株噬菌体无法侵染的芽孢杆菌BS-2,结合16S rDNA及gyrA基因序列的系统发育分析将BS-2鉴定为枯草芽孢杆菌,按照葡萄糖初始浓度15 g/L,葡萄糖浓度低于5 g/L时以2 g/L·h的速度流加葡萄糖,补加量10 g/L的流加补料方法,可以将发酵水平提高至2.43×1010 CFU/mL。枯草芽孢杆菌BS-2具有较好的噬菌体抗性且经过工艺优化可以达到较高发酵水平,有较强工业化应用潜力。

沙门菌噬菌体抗性菌的筛选鉴定及致病力研究

【目的】筛选鉴定沙门菌噬菌体侵染裂解过程中的抗性菌株,研究抗性菌株的生物学特性及致病力的差异,为解决噬菌体治疗应用中的抗性菌问题提供理论依据。【方法】本研究通过次级感染法和双层平板法筛选沙门菌噬菌体抗性菌,通过生物学特性和毒力基因检测比较宿主菌ATCC 13076及其噬菌体抗性菌株R3之间的差异,并通过小鼠攻毒实验和细胞粘附实验比较致病力强弱。【结果】噬菌体抗性菌株R3的生长速度较宿主菌略慢;生化及毒力基因检测均表明抗性菌株与宿主菌无差异;与宿主菌相比,抗性菌R3的LD50增加了74.8%(P>0.05);对MODE-K细胞粘附能力稍弱,但是差异不显著。【结论】该研究表明,与噬菌体宿主菌相比,噬菌体抗性菌株的生物学特性和毒力基因并没有改变,对小鼠致病力减弱,但是对MODE-K细胞粘附能力差异不显著。

抗噬菌体甲型副伤寒沙门菌突变菌的构建及其生物学特性

目的:采用同源重组基因敲除方法构建3株甲型副伤寒沙门菌(副甲)抗噬菌体突变菌,并研究其生物学特性。方法:通过PCR和融合PCR方法获得了2、3、5号同源臂片段,经酶切后与pYG4载体连接,构建pYG4-2、pYG4-3和pYG4-5同源重组质粒。经PCR测序鉴定正确后,与野生型副甲菌进行同源重组,获得2、3、5号3株抗噬菌体突变菌。将3株突变菌和野生型副甲菌经不同种类和浓度的抗生素、不同pH值和温度及不同浓度的盐离子处理后,测量菌株的A595值,分析3株突变菌对抗生素、温度、pH值和盐离子的敏感性以及生长曲线。结果:PCR和融合PCR扩增出3个同源臂,构建的pYG4-2、pYG4-3和pYG4-5同源重组质粒经PCR测序表明构建成功;同源重组和抗噬菌体验证表明成功获得3株抗噬菌体突变菌。3株突变菌产生了卡那霉素抗性,且对链霉素表现出敏感性;2号菌表现出氨苄青霉素抗性,5号菌表现高温度耐受性;与野性型副甲菌比较,3株突变菌的生长曲线明显平缓,尤以2号突变菌最为突出。结论:成功构建抗噬菌体突变菌,并获得一些特殊的生物学特性。

猪霍乱沙门菌抗噬菌体菌株筛选及受体基因突变位点分析

【目的】筛选抗噬菌体菌株并分析其受体基因突变位点,为解析猪霍乱沙门菌噬菌体抗性突变的产生机制提供理论依据。【方法】以猪霍乱沙门菌CICC 21501及其裂解性噬菌体vB_SenS_S528(噬菌体S528)为研究对象,通过波动实验筛选自发突变的抗噬菌体菌株,观察菌落形态,并测定其对噬菌体的敏感性、吸附特性、生长曲线及对温度和pH的敏感性。通过全基因组重测序结合PCR验证定位耐受基因突变位点。【结果】成功筛选出1株抗噬菌体S528的突变菌株,命名为B6-2。B6-2菌落边缘粗糙,与野生菌相比,生长曲线无显著差异,对pH表现出敏感性,在40、50℃时表现出温度耐受性。噬菌体S528对抗噬菌体菌株B6-2的吸附率减少60%(对野生菌吸附率为93%)。通过全基因组重测序及比对分析得知,B6-2菌株有3个位点发生了突变,分别为PROKKA_04510基因中2个位点和rfbC基因中的1个位点发生突变。突变基因片段的PCR产物电泳及测序结果均表明,PROKKA_04510基因上的2个位点并未发生突变,而真正发生突变的位点位于rfbC基因的350 bp处,碱基由C突变为T。【结论】筛选到1株与受体改变有关的抗噬菌体菌株B6-2,其通过rfbC基因上的碱基突变来阻止噬菌体吸附。

谷氨酸生产菌T_6-13抗噬菌体菌株BM91-1的选育

谷氨酸生产菌株T_6-13经紫外线诱变获得抗6株噬菌体突变株BM91—1,其产酸能力达4.66g/dl,与原生产菌株水平近似。该菌株具抗噬菌体突变株的所有特征。

肺炎克雷伯菌K7R噬菌体生物学特性及其抗性菌株的抗性机制

以肺炎克雷伯菌K7R为宿主菌分离得到1株长尾噬菌体vB_KpnS_ZH01(简称P-K7R),其最佳感染复数为0.01,潜伏期约为10 min,暴发量为169 PFU/cell,且具有稳定、良好的杀菌活性。全基因组测序结果显示,P-K7R全长为52111 bp,共编码86个开放阅读框。经过诱导,获得P-K7R抗性菌K7R-5P,尽管K7R-5P和K7R在显微镜下菌株、菌落形态以及生长曲线无明显差异,但在两者转录组学水平上检测到ompC、ompF、N5、N102及N103五个差异基因。此外,K7R-5P与K7R对噬菌体在吸附率上有明显差异,K7R的吸附效率达到80%以上,而K7R-5P的吸附效率不足20%。最后,利用qRT-PCR对转录组学结果进行验证,结果显示K7R-5P的ompC基因表达量恢复之后,菌株对噬菌体P-K7R的抗性消失,表明ompC基因在噬菌体P-K7R吸附肺炎克雷伯菌过程中起着关键作用。结果表明,成功获得1株裂解性肺炎克雷伯菌噬菌体P-K7R并在体外探究了细菌对噬菌体K7R-5P产生抗性的机制,为噬菌体治疗的进一步高效应用奠定了基础。

变铅青链霉菌与放线菌噬菌体φHAU3相互关系的研究

变铅青链霉菌ＺＸ１，是由变铅青链霉菌ＪＴ４６经ＮＴＧ诱变后产生的一株修饰基因突变株，与其亲本ＪＴ４６相比，ＺＸ１除了与ＤＮＡ降解有关的基因发生了突变（Ｄｎｄ－，即该突变株的ＤＮＡ在含有Ｆｅ２＋的缓冲液中电泳不受到降解，而野生型变铅青链霉菌在同样条件下则遭到降解）以外，对噬菌体 ＨＡＵ３的抗性也随之消失，这项特征主要表现在噬菌斑大小和成斑单位（效价）上的显著变化。研究结果表明，噬菌体 ＨＡＵ３以同等的频率吸附野生型变铅青链霉菌及其突变菌株ＺＸ１，从 ＨＡＵ３基因组中没有克隆到被变铅青链霉菌识别的特异性靶位点；噬菌体ＨＡＵ３的ＤＮＡ也可以转染野生型变铅青链霉菌原生质，但其释放的噬菌体粒子只能感染突变菌株ＺＸ１，而不能感染野生型变铅青链霉菌。噬菌体ＨＡＵ３在突变株ＺＸ１中的繁殖遵循一步生长曲线，单菌释放量大约为１００，而 ＨＡＵ３感染野生型变铅青链霉菌后，则检测不到噬菌体的释放。

功能基因组学在乳品发酵菌种和益生菌的应用

新型乳品的生产越来越离不开乳酸菌。现代生物技术发展日新月异,对乳酸菌的研究也进入了分子水平。本文将重点介绍应用乳酸菌基因组学(比较基因组学和功能基因组学)在乳品发酵菌种及益生菌方面的应用:1)筛选具有特定胞外多糖特性(如短结构、拉丝状)及数量的嗜热链球菌;2)通过对益生菌基因组的分析,可以将它们的基因特点和益生功能联系起来,在分子水平上筛选具特定功效的益生菌菌株;3)进一步探索噬菌体的分子进化规律,阐明乳酸菌抗噬菌体的机制。

基因工程乳酸菌在食品发酵生产中的应用前景

介绍了利用DNA重组技术将具有特定功能的外源基因导入乳酸菌受体,改善菌株在噬菌体抗性、产细菌素、胞外多糖等生理特性的最新进展,以及在食品发酵生产方面的应用前景。

海洋微生物与噬菌体间的相互关系

病毒是海洋中丰度最高的生物体,其中绝大多数又为能够侵染细菌和古菌的噬菌体.它们在控制微生物死亡率、调节微生物群落结构与多样性、影响微食物网过程以及参与碳、氮等元素的生物地球化学循环等方面扮演着重要的生态角色.本文对近年来关于海洋细菌与其病毒间相互关系的研究进行了概述,并结合作者的工作对未来的研究进行展望.