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乳杆菌噬菌体的分离鉴定及生物学特性分析

齐蕊名  
【摘要】:乳杆菌作为公认的安全级微生物,具有促消化、抗菌、增强免疫力等多种益生功能,广泛应用于食品工业、医药工程和畜牧业,其中植物乳杆菌、干酪乳杆菌和戊糖乳杆菌较为常用。在发酵工程中,噬菌体的污染可造成不可忽视的后果,严重影响产品品质,甚至导致发酵失败。本研究通过噬菌体富集法从酸菜中分离出两株烈性乳杆菌噬菌体,分别命名为LpeD和Lpa804,并对这两株噬菌体进行了生物学特性的鉴定。通过电镜观察,噬菌体LpeD和Lpa804均具有典型的二十面体头部和非收缩性尾部,均属于尾噬菌体目、长尾噬菌体科。根据宿主范围测定结果,噬菌体Lpa804可感染植物乳杆菌(L.plantarum PA106和L.plantarum SC),而噬菌体LpeD可感染戊糖乳杆菌(L.pentosus KLDS1.0413)和植物乳杆菌(L.plantarumKLDSl.0344)。一步生长曲线的测定结果显示,噬菌体LpeD的潜伏期为15min,裂解期为90min,裂解量为194PFU/cell;噬菌体Lpa804的潜伏期为30min,裂解期为105 min,裂解量为221 PFU/cell。理化因素对噬菌体的影响结果表明,噬菌体LpeD和Lpa804均对热敏感,LpeD在56℃作用2 min全部失活,Lpa804在63℃作用2 min全部失活。噬菌体LpeD和Lpa804在pH 4-12的环境中较为稳定,显示了较强的酸碱耐受性。紫外线照射并不能使噬菌体LpeD和Lpa804完全灭活,二者在紫外线照射20 min后均仍有部分噬菌体颗粒存活。噬菌体LpeD和Lpa804对乙醇和异丙醇较敏感,35%乙醇作用10 min可使LpeD全部失活,25%乙醇作用10 min可使Lpa804全部失活。35%异丙醇作用10 min可使LpeD全部失活,25%异丙醇作用10 min可使Lpa804全部失活。通过分析不同理化因素对噬菌体吸附作用的影响,结果显示,镁离子对噬菌体LpeD和Lpa804的吸附有促进作用;噬菌体LpeD和Lpa804在pH4-8时吸附率变化不明显,但pH为9-10的环境可使噬菌体LpeD的吸附率下降20%,使Lpa804吸附率下降15%;与活性宿主菌相比,噬菌体LpeD在热灭活的宿主细胞上的吸附率下降50%,Lpa804下降30%;通过改变温度测定噬菌体的吸附效率,结果显示,温度为25℃时,噬菌体LpeD的吸附效率最高,温度为4℃时,噬菌体Lpa804的吸附效率最高。通过酶和化学方法处理细胞壁,噬菌体LpeD在经三氯乙酸处理后的细胞壁上吸附率明显下降,噬菌体Lpa804在经溶菌酶处理后的细胞壁上吸附率明显下降,由此推断,Lpa804的吸附受体是肽聚糖,噬菌体LpeD的吸附受体是与肽聚糖类相连的细胞壁聚合物。此外,本研究对噬菌体LpeD和Lpa804进行了全基因组测序及序列分析。噬菌体LpeD是第一个获得全基因组序列的戊糖乳杆菌噬菌体,其基因组全长为145162 bp,GC含量为34.11%,包含182个开放阅读框(ORF)。噬菌体Lpa804的基因组全长为142567 bp,GC含量为36.62%,包含185个开放阅读框。两个噬菌体基因组均分为四个模块,分别为DNA复制调节模块、裂解模块、溶源模块和结构蛋白模块。通过进化分析发现,噬菌体LpeD和Lpa804与植物乳杆菌噬菌体LP65之间的亲缘关系最近。且经共线性比对分析,LpeD和Lpa804之间相似度为79.68%。综上,噬菌体LpeD和Lpa804均为新型乳杆菌噬菌体,且两株噬菌体之间同源性较高。通过分析两株乳杆菌噬菌体的生物学特性,可为防御噬菌体感染以及构建和筛选抗噬菌体菌株提供重要的实验数据和理论依据。噬菌体全基因组的测序分析有助于了解乳杆菌噬菌体的多样性,并为噬菌体进行基因表达等遗传操作奠定理论基础。


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