论文部分内容阅读
沙门氏菌(Salmonella spp.)是一种重要的食源性病原菌,每年给人类造成的健康威胁及经济损失重大,随着抗生素的滥用导致沙门氏菌耐药菌株不断产生,因此,亟需开发新的高效抑菌剂。噬菌体能特异性裂解细菌且其编码的裂解酶能够破坏细菌细胞壁使之裂解死亡,使之在病原菌的防控方面具有良好的应用前景。本研究以沙门氏菌为宿主菌从污水等环境样品中分离得到114株噬菌体,并挑选出7株宽谱噬菌体研究其生物学特性;对强裂解性噬菌体T139进行全基因组测序和生物信息学分析,预测与细菌裂解相关的裂解酶并进行重组表达获得具有裂解活性的蛋白;另外,研究强裂解性噬菌体T139在牛奶和牛肉中对沙门氏菌的抑菌效果,及其对鸡蛋、生菜、香肠中耐药沙门氏菌的抑菌效果,为开发新型抗菌制剂奠定理论基础。主要实验结果如下:(1)沙门氏菌噬菌体的分离纯化与生物学特性研究:以鼠伤寒沙门氏菌、乙型副伤寒沙门氏菌及猪霍乱沙门氏菌为宿主菌,从污水等环境样品中分离纯化得到114株噬菌体,经噬菌斑形态、宿主谱的研究从中挑选噬菌斑形态不同和宿主谱宽的7株噬菌体即T41、T135、T139、T144、P17、P22和C22研究其生物学特性。透射电镜观察可知噬菌体T41属于肌尾噬菌体科,噬菌体T135、P17、P22和C22属于长尾噬菌体科,噬菌体T139和T144属于短尾噬菌体科;7株噬菌体的最佳感染复数(Multiplicity of Infection,MOI)均为0.001;噬菌体T41、T135、T139、T144、P17、P22和C22达到最佳吸附速率的时间分别为15 min、10 min、6 min、9 min、20 min、20 min、20 min,最佳吸附速率分别为91.16%、87.51%、65.86%、77.57%、90.39%、82.28%、90.70%;噬菌体T41、T135、T139、T144、P17、P22和C22的潜伏期分别为20 min、10 min、5 min、5 min、20 min、10 min、10 min,裂解期分别是100 min、120 min、60 min、65 min、100 min、100 min、80 min,平均裂解量分别为36.76 PFU/cell、13.53 PFU/cell、54.54 PFU/cell、61.76 PFU/cell、25.32 PFU/cell、17.38 PFU/cell、35.83 PFU/cell;7株噬菌体均可耐受50°C的高温条件和4~12范围内的p H环境;裂解曲线结果显示7株噬菌体对宿主菌均具有较好的裂解能力,其中噬菌体T139和T144裂解能力最强。(2)沙门氏菌噬菌体T139结构蛋白与基因组学分析及裂解酶活性验证:噬菌体T139经过SDS-PAGE分析显示出至少9个蛋白条带,其中37 k D处蛋白含量最大,推测为主要的衣壳蛋白;噬菌体T139经过全基因组测序分析得出基因组全长38854 bp,平均GC含量为49.10%,不包含t RNA基因;进化树分析噬菌体T139属于T7噬菌体属;共预测出43个ORF,其中23个被赋予已知功能。已赋予功能的ORF,可分为核酸代谢与DNA包装、除尾部之外的结构蛋白基因、裂解相关基因、尾部相关蛋白及未知蛋白五大类;选取p ET为表达载体,进行了裂解酶Lys T40的重组表达,在BL21(DE3)中成功表达出了裂解酶重组蛋白,蛋白浓度为280μg/m L,该裂解酶对氯仿或EDTA处理的鼠伤寒沙门氏菌具有较好的裂解活性,吸光值OD600相比于对照组在30 min时分别下降0.18和0.31,具有较好的裂解活性。(3)沙门氏菌噬菌体T139在食品控制中的应用:噬菌体T139应用于牛奶和牛肉中抑制鼠伤寒沙门氏菌ATCC 13311生长的实验中,对于牛奶,4℃下MOI=10和MOI=100时无显著抑菌效果,25℃下MOI=10和MOI=100时6 h及之后抑菌效果显著,12 h时相比于对照组菌量下降4.31 log10 CFU/m L,杀菌效率超过95%;对于牛肉,4℃下MOI=100时抑菌效果显著,相比于对照组菌量最高下降0.91 log10CFU/m L,杀菌效率超过70%,25℃下MOI=10和MOI=100时3 h及之后抑菌效果显著,相比于对照组菌量最高下降1.16 log10 CFU/m L,杀菌效率最高达93%。噬菌体T139抑制鸡蛋、生菜和香肠中耐药鼠伤寒沙门氏菌10855生长的实验中,对于鸡蛋,4℃下MOI=1000时无显著抑菌效果,MOI=10000时抑菌效果显著,相比于对照组菌量最高下降1.04 log10 CFU/m L,杀菌效率超过65%,25℃下MOI=1000和MOI=10000时6 h及之后抑菌效果显著,相比于对照组菌量最高下降3.03 log10CFU/m L,杀菌效率超过95%最高达100%;对于生菜,4℃和25℃下MOI=1000和MOI=10000时1 h及之后抑菌效果显著,4℃下相比于对照组菌量最高下降1.92 log10CFU/m L,25℃下相比于对照组菌量最高下降3.17 log10 CFU/m L,杀菌效率超过70%最高达98%;对于香肠,4℃和25℃下MOI=1000和MOI=10000时1 h及之后抑菌效果显著,4℃下相比于对照组菌量最高下降2.04 log10 CFU/m L,25℃下6 h后MOI=10000时甚至检测不到菌量,杀菌效率达到100%。综上所述,噬菌体T139能有效抑制食品中沙门氏菌及耐药沙门氏菌的生长,且MOI越大抑菌效果越好,25℃下比4℃下抑菌效果好。