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溶藻弧菌ZJ-51胞外多糖合成基因簇多样性及其功能研究
黄晓纯
学位类型硕士
导师陈偿
2017-05-27
学位专业海洋生物学
关键词溶藻弧菌 胞外多糖 菌落形态 生物膜 运动性
摘要溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)是我国南方海水养殖业中最重要的病原菌之一,也是一类嗜盐嗜温性海洋细菌,广泛分布于世界各地海水及河口等水体环境中。近年来,随着全球气候变暖和人类活动增加,以溶藻弧菌为代表的弧菌病频繁爆发,给人类健康及生态环境造成巨大的威胁。菌落形态的转变是细菌为了适应快速变化的外界环境所进化出的一种生存策略,其过程常涉及到细菌胞外物质的成分、结构或含量的变化,并进而引起其它表型和生化特性的改变。胞外多糖(Extracellular polysaccharides, EPSs)是细菌产生的一类具有复杂结构的多糖类物质,在细菌菌落形态的转变和适应外界环境上起到重要的作用。前期研究显示,溶藻弧菌ZJ-51在某些固体培养基上培养时呈现两种不同的形态:光滑/半透明(Tr)型和粗糙/浑浊(Op)型,两种菌株尽管多糖合成的总量一样,但是在生物膜形成能力与运动性等方面存在显著差异,为了研究其分子机制,本文对其基因组中的4个胞外多糖合成基因簇进行研究,以期加强对溶藻弧菌多糖合成分子机制的理解,加深对溶藻弧菌不同多糖在其环境适应性中的功能的认识,为预防溶藻弧菌病的爆发提供理论基础。 EPSC基因簇与大肠杆菌K-12中CA合成基因簇很类似,其编码蛋白可能参与核酸糖合成、糖重复单元合成和转运、糖链聚合过程。EPSC基因簇的缺失突变导致Tr和Op菌株的胞外多糖合成总量和生物膜形成能力明显降低,但不影响脂多糖(Lipolysaccharide, LPS)的合成。同时还影响了Tr菌株的运动性和Op表型株在2216E平板上的菌落形态。Op菌株的EPSC基因簇缺少一段长为6 kb的基因片段epsT,但实验证实epsT的缺失和过表达突变均不影响细菌的表型变化。由于该基因片段中含有转座子,且GC含量明显低于周围区域,这说明该基因片段很可能是从其它细菌中水平转移而来。 根据EPSC基因簇的GC值及基因功能特点,将EPSC基因簇分成三个基因区域,缺失突变实验表明,只有orf1/3基因区域对溶藻弧菌ZJ-51的表型影响最明显,其中orf3基因是影响表型变化的关键因子。Orf3基因编码WcaJ同源蛋白,该蛋白在弧菌属中的氨基酸序列相对保守,负责糖重复单元合成的起始。缺失和回补实验证实,orf3基因参与胞外多糖的合成,并影响细菌的菌落形态、生物膜形成及抗高渗透压胁迫能力。此外,orf3基因的缺失突变还可能通过影响能量代谢途径,间接影响溶藻弧菌ZJ-51的运动性。 CPSAK基因簇参与溶藻弧菌胞外多糖的合成,其缺失突变导致溶藻弧菌ZJ-51胞外多糖合成总量降低和Op菌株菌落形态的转变,但不影响生物膜的形成能力及运动性。而CPS1357和CPS4543基因簇的缺失突变并不影响溶藻弧菌ZJ-51胞外多糖的合成、生物膜的形成、菌落形态及运动性。这可能是这两个基因簇在当前测试条件下受到抑制或需要特殊的环境因子诱导表达。 为了研究鞭毛基因与胞外多糖、菌落形态之间的关系,本文还对溶藻弧菌ZJ-51三个端生鞭毛基因flgD、flrA和motX进行缺失株和回补株的构建。表型分析结果表明,这三个鞭毛基因的缺失菌影响了溶藻弧菌ZJ-51生物膜形成和Op菌株的菌落形态。此外,flgD的缺失突变还影响了Tr和Op菌株中胞外多糖的合成,但其调控机制可能不同。 综合以上研究结果,溶藻弧菌ZJ-51中胞外多糖簇的表达调控机制是十分复杂的,其合成的胞外多糖可能是菌落形态转变以及其它相关表型变化的关键因素。
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/17409
专题学位论文(硕士)
推荐引用方式
GB/T 7714
黄晓纯. 溶藻弧菌ZJ-51胞外多糖合成基因簇多样性及其功能研究[D],2017.
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