副溶血性弧菌拮抗菌的分离及其抑菌机理研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 11次 | 上传用户:ie8848
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副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)是我国上报的食源性疾病暴发事件的首要致病因素。同时该菌还是水产动物弧菌病暴发流行的病原菌,给水产养殖业造成巨大的经济损失。而抗生素在水产养殖业的滥用不仅造成多重耐药菌的产生,也会对人体健康造成严重威胁。因此,急需寻找能够防治副溶血性弧菌的抗生素替代品。其中,利用益生菌的生物防治方法具有环境污染少、能从源头控制病原菌基数等突出特点,使其有望成为未来水产养殖业弧菌病害防治的主要发展方向之一。目前,从分子水平上揭示益生菌抑菌机制的尚不多见。因此,本研究从水生环境中探寻对副溶血性弧菌有拮抗作用的益生菌,再应用于水生环境,以减少因益生菌生境改变而造成的效率减退或消失问题。通过对获得的细菌进行分离鉴定,筛选益生菌,确定其分类地位;优化益生菌发酵培养基以获得最大量的抗菌物质;利用色谱技术分离纯化抗菌物质;将纯化的抗菌物质作用于副溶血性弧菌,研究其对菌体的细胞损伤效应;采用蛋白质组学技术筛选抗菌物作用于副溶血性弧菌的反应蛋白,对拮抗作用的机理进行深入研究。主要研究结果如下:1.自海泥和4种水产品中共分离出249株细菌,全部进行点种法初筛,得到24株副溶血性弧菌拮抗菌。其中16株遗传稳定,采用牛津杯法复筛,获得2株具有胞外抗菌活性的副溶血性弧菌潜在益生菌B16和J7。通过形态、生理生化和16S rDNA的分子生物学鉴定,菌株B16和J7分别被鉴定为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)和莫海威芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)。B16和J7都能够分泌胞外酶,对多种指示菌具有胞外抗菌活性,其中,莫海威芽孢杆菌J7产生的胞外酶种类更多、抗菌谱更广确定为后续实验菌株。2.以莫海威芽孢杆菌J7抗菌物质产生的最佳发酵培养基Landy为基础,对该培养基的碳源、氮源、发酵温度、发酵时间、培养基初始pH值和接种量分别进行单因素筛选。结果表明,蔗糖和酵母浸粉为莫海威芽孢杆菌J7的最佳碳源和氮源,30℃、36h培养、培养基初始pH7.0、接种量6%为最佳发酵条件。采用Plackett-Burman实验设计从上述6个因素中筛选出对莫海威芽孢杆菌J7抗菌物质产生的3个主要因素分别为:蔗糖添加量、酵母浸粉添加量和发酵温度。根据这3个主要影响因素的效应大小设计最陡爬坡实验,确定响应面实验的中心点。采用Box-Behnken实验设计建立莫海威芽孢杆菌J7产生抗菌物质的二次多项式数学模型,并利用Design Expert 8.0软件对获得的二次多项式数学模型进行显著性检验。改良后的培养基配方(/L)为:蔗糖16.9g,酵母浸粉6.6 g, KCl0.5g, MgSO4 0.5g, KH2PO4 1.0g, MnSO4 5.0mg, CuSO4 0.16mg, FeSO4 0.15mg。优化后的培养条件为:发酵温度29.7℃,发酵时间36h,培养基初始pH7.0。采用优化的培养基及培养条件进行发酵,结果表明优化后等量培养基内的抑菌物相对产量提高了38.89%。3.采用酸沉淀法加甲醇萃取提取莫海威芽孢杆菌J7发酵上清液中的抗菌物质,得到粗提物后采用Sephadex LH-20凝胶柱层析进行初步分离、分析型HPLC两次纯化,最后得到4种活性稳定的抗菌物质。采用MALDI-TOF-TOF/MS方法对获得的4种活性抗菌物质进行分析鉴定,最终确定活性抗菌物质均为肽类,并获得了其主要的氨基酸序列。研究了抗菌肽组分P3的热稳定性、pH稳定性、紫外稳定性和最小抑菌浓度。结果显示,获得的抗菌肽在100℃ 60min、121℃20min处理,pH2-12处理,紫外灯下照射180min,其抗菌活性基本保持不变。该抗菌肽的MIC为1 mg/mL。4.采用1MIC以上浓度的抗菌肽处理副溶血性弧菌,可以明显抑制该菌的增殖,扫描电镜观察到细胞形态结构受到损伤,细胞膜通透性增加,细胞内容物渗漏,代谢活力降低。采用0.5MIC抗菌肽处理的副溶血性弧菌与对照组相比,SDS-PAGE电泳条带未发现明显缺失,但有少数条带的深浅发生了变化,说明蛋白表达量有所改变。5.采用2-DE技术,以未处理的副溶血性弧菌菌体总蛋白图谱为对照,经0.5MIC抗菌肽处理后获得丰度比大于2或小于0.5,且有显著性差异(p<0.05)的蛋白点56个,其中表达上调的蛋白点36个,表达下调的蛋白点20个。将这56个差异表达蛋白全部进行质谱鉴定和生理功能分析,发现这些差异蛋白参与的代谢过程多样,包括碳水化合物代谢、辅因子和维生素代谢、能量代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、脂代谢、遗传信息加工处理、环境信息处理、维持胞内氧化还原平衡、物质的运输或绑定以及免疫应激等。差异蛋白鉴定结果显示,周质蛋白丰度升高、外膜蛋白W丰度降低,参与遗传信息处理的蛋白丰度普遍降低,推测抗菌肽对副溶血性弧菌的抑制作用可能是造成菌体外膜的损伤、阻断遗传信息处理过程。
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