黑水虻抗菌肽抑菌特性与表达强化的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sophieyeah
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黑水虻生物转化技术是一种新型餐厨垃圾处理技术。黑水虻幼虫(BSFL)能将餐厨垃圾转化为动物饲料、生物柴油、有机肥外,还能产生一种资源蛋白——抗菌肽(AMPs)。黑水虻抗菌肽具有抑菌能力及替代抗生素成为养殖业安全有效抑菌剂的潜力,目前餐厨垃圾源黑水虻抗菌肽的抑菌能力和抑菌谱还不够明确,抗菌肽特异性的诱导表达方法不够明晰,抗菌肽基因家族的表达特征还未有表征,需进一步深入研究。本研究首先以餐厨垃圾源黑水虻抗菌肽为研究对象,以三种革兰氏阴性菌(沙门氏菌、大肠杆菌O157、志贺氏菌)和两种革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌、李斯特菌)为模式致病菌,分析餐厨垃圾碳氮比(C/N)条件对黑水虻抗菌肽抑菌活性和表达丰度的影响。通过将餐厨垃圾C/N调节至21:1、18:1、16:1、14:1、12:1和10:1发现,C/N21:1-16:1与14:1-10:1相比,在垃圾减量化率、虫产率、碳元素和氮元素资源化效率上有显著优势,是餐厨垃圾黑水虻转化的优势条件。基于抗菌肽半数抑菌浓度(IC50)、最小抑菌浓度(MIC)、抑菌透明圈(DIZ)的检测发现,餐厨垃圾C/N不改变抗菌肽的抗菌谱,但影响其抑菌活性,其中C/N18:1组抑菌能力最强,在IC50和MIC的比较中,与抗生素磺胺间甲氧嘧啶的能力接近,具有替代抗生素成为饲料抑菌剂的潜力。转录组的研究发现,抗菌肽基因家族包含溶菌酶、杀菌肽、杀菌蛋白及防卫素基因,而溶菌酶基因的表达丰度显著较高。优势条件C/N18:1与空白C/N21:1相比,显著上调了51个溶菌酶基因中的14个基因,因此其抗菌肽具有更显著的抑菌能力。本研究接下来以黑水虻抗菌肽特异性诱导菌株为研究对象,通过纯培养菌株诱导黑水虻产生抗菌肽,借助抗菌肽体外抑菌能力的比较,发现特异性诱导菌的种属,进一步辅助转录组测序,说明菌株对抗菌肽基因家族的诱导表达特征,揭示非致病菌诱导黑水虻表达抗大肠杆菌O157抗菌肽的机理。结果发现,不同微生物诱导后抗菌肽的抑菌活性有显著差异,其中枯草芽孢杆菌诱导后的抗菌肽抑菌活性显著较高,达到IC50 0.2745mg/m L,MIC 2 mg/m L,抑菌圈直径14.16 mm,高于其他诱导菌株,且与磺胺间甲氧嘧啶对照接近。转录组测序分析发现,枯草芽孢杆菌诱导后黑水虻与空白组相比,显著上调了51个溶菌酶基因中的24个,而杀菌肽,杀菌蛋白及防卫素并未受到显著调控。因此枯草芽孢杆菌能够显著诱导黑水虻抗菌肽基因家族中溶菌酶基因的表达,从而达到对大肠杆菌O157等致病菌显著抑制的抗菌活性。
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