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近年来,关于群体感应(quorum sensing, QS)系统介导病原微生物致病机理等方面的研究比较多,而群体感应系统介导益生菌,特别是乳杆菌在抑菌效果、黏附性、耐酸性及在动物消化道中的定植等益生特性方面的研究比较少,并且AI-2/LuxS群体感应系统介导乳杆菌对胆盐的耐受、调节肠道微生态平衡以及对机体的免疫调节等益生特性还未见报道。基于当前的研究现状,本课题研究群体感应系统介导植物乳杆菌AY01和植物乳杆菌YM4-3的生长特性、抑菌性、luxS基因表达、耐酸耐胆盐并对植物乳杆菌群体感应luxS基因进行敲除。乳酸菌(Lactic acid bacteria, LAB)是指在发酵过程中能够利用碳水化合物进行发酵,产生以乳酸为主要发酵产物的一群细菌；它不是微生物分类学上的名称,只是一种惯用叫法。乳酸菌的分布非常广泛,在生物体和自然环境中均有分布,如：人和动物的消化系统、泌尿生殖系统、粪便；并且发酵动植物食品和饮料、植物体、土壤、淤泥和污水中均有乳酸菌分布。乳杆菌(Lactobacillus)是乳酸菌(LAB)最大的一个属,因其形态呈杆状以及能发酵碳水化合物(主要为葡萄糖)并产生大量乳酸而得名。作为乳杆菌一个主要的种,植物乳杆菌(Lb. plantarum)具有很多益生功能。如对病原菌有较好的的抑制作用,对酸和胆盐有很好的耐受性、对肠粘膜细胞有较好的粘附性等。群体感应是细菌间通过化学信号分子进行信息传递的一种形式,根据细菌信号分子种类,可以将群体感应分为三种类型：1)革兰氏阳性菌型：它们的种内信号分子为寡肽；2)革兰氏阴性菌型：它们利用酰基高丝氨酸内酯(AHL)和扩散信号因子(DSF)实现种内和种间细胞通讯；3)不同种间细菌型：它们利用DPD (4,5-dihydroxy 2,3-pentanedion e)衍生物Autoinducer-2(AI-2)信号分子实现种间交流。AI-2在细菌体内由LuxS催化合成,luxS基因广泛存在于革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌中,且具有很高的保守性(本课题研究的两株植物乳杆菌都含有luxS基因)。代谢学研究发现,LuxS是细菌硫代谢中甲基循环中一个代谢酶,在代谢过程中AI-2作为副产物被合成,所以LuxS肩负着代谢和信号传递的双重功能。本研究以从云南传统发酵食品--豆豉和石林鲜羊奶中分离的两株植物乳杆菌AY01和植物乳杆菌YM4-3为研究对象,做了如下研究：1,测定了两株植物乳杆菌AY01和YM4-3的OD600、pH、cfu生长曲线,OD600和cfu生长曲线显示了微生物典型的生长特性(延滞期、指数期、稳定期、衰亡期),pH生长曲线具有和生长曲线(OD600、cfu)完全相反的特征。2,运用牛津杯双层平板抑菌法研究植物乳杆菌AY01和植物乳杆菌YM4-3生长不同阶段[指数早期(a点,培养4.5 h)、指数中期(b点,培养12 h)、指数晚期(c点,培养18 h)和稳定中期(d点,培养27 h)]的上清液和菌体无细胞破碎液对食源性病原菌肠出血性大肠杆菌(Enterohemorrhagic Escherichia coli0157：H7)、单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的抑菌效果。结果发现两株植物乳杆菌具有相似的抑菌性,即上清液对E.coli O157:H7、L. monocytogenes 和 S. aureus均有抑菌效果,且具有随着生长时间的增加呈增大变化的特征。另外,菌体在a、b、c和d四个生长点对三种病原菌(E.coli O157:H7、L. monocytogenes和 S. aureus)都没有抑菌效果,说明植物乳杆菌AY01和植物乳杆菌YM4-3的抑菌物质可能主要是分泌型代谢产物或酶。3,提取两株植物乳杆菌指数生长早期(a点)、指数生长中期(b点)、指数生长晚期(c点)和稳定中期(d点)四个生长点的菌体总RNA,进行逆转录反应生成模板链cDNA。通过相对半定量测定luxS基因表达,结果发现植物乳杆菌AY01 luxS基因的表达水平随生长时间的增加呈递增趋势,即指数早期没有表达,指数中期出现表达,指数晚期表达量明显增加,稳定期表达达到最大值。而植物乳杆菌YM 4-3 luxS基因的表达与植物乳杆菌AY01具有相似性,即随生长时间的增加呈先增后降趋势,指数早期出现表达表达,指数中期表达达到最大值,指数晚期表达量明显减少,稳定期几乎没有表达。4,以在指数生长早期(a点)、指数生长中期(b点)、指数生长晚期(c点)和稳定中期(d点)的两株植物乳杆菌为研究对象,测定两株植物乳杆菌在每个生长阶段对酸和胆盐的耐受性,研究发现两株植物乳杆菌对酸和胆盐都有较好的耐受性,即在pH=3左右的培养液中菌液中的活菌数既没有明显的增加也没有明显的减少,在pH>3时,有明显的增长过程,pH<3时,有明显的减少或杀死；在质量浓度为0.2%左右的胆盐(B)培养液中菌液中的活菌数既没有明显的增加也没有明显的减少,在B>0.2%时,有明显的增长过程,B<0.2%时,有明显的减少或杀死。5,应用pUC19、pFED760质粒成功构建了两株植物乳杆菌luxS基因敲除质粒pKML01,和 pKML02(植物乳杆菌YM4-3 luxS基因敲除质粒)和pKML05(植物乳杆菌AY01 luxS基因敲除质粒)。在对两株植物乳杆菌进行luxS基因的敲除的研究中找到了合适的敲除方法和转化子筛选条件。本论文不仅具有较重要理论研究意义,同时也具有重要的潜在应用价值。