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本研究建立了红鳍笛鲷的主要病原——溶藻弧菌的快速检测技术,并对该菌部分外毒素基因进行克隆和表达。
根据溶藻弧菌已报道基因设计10对引物,分别以79株供试菌基因组DNA为模板进行PCR筛选,获得3对溶藻弧菌特异性引物,建立Multiplex PCR检测体系。同时,对Multiplex PCR模板DNA提取方法进行比较,确立水煮法作为该技术模板DNA提取方法。对该检测技术准确性进行分析,发现它能准确检出人工感染红鳍笛鲷的致病性溶藻弧菌。对其灵敏度进行分析,发现它能检出的最小极限菌量为2×106 cfu。当对病灶肝脏组织匀浆液进行28℃140 r/min摇床培养18 h时,该检测技术能检出的最小极限菌量为2 cfu,其灵敏性得到巨大提高。
根据弧菌属细菌相关蛋白基因保守区,设计引物,Touchdown PCR扩增基因部分序列,Inverse PCR和Nested PCR扩增已知序列两翼序列。由此成功克隆溶藻弧菌HY9901菌株的四种基因:碱性丝氨酸蛋白酶基因asp、直接耐热溶血素基因tdh、膜融合蛋白基因mfp和依赖ATP解旋酶的rep蛋白基因ahr。分析四种基因序列发现,基因asp和ahr5端上游有易于与核糖体结合的-35、-10和Shine-Dalgarno区,而tdh和mfp分别只有-35区和Shine-Dalgarno区;三种基因(mpf除外)在3端下游发现有帮助核糖体终止的反向重复序列。对四种基因演绎的蛋白序列进行分析发现其中三种(AHR除外)的N末端具有信号肽序列;分别对四种演绎蛋白序列在GeneBank中进行Blast,发现它们分别与其它几种弧菌相应蛋白同源性很高。
将asp和tdh分别克隆至表达载体pET23d和pET24b中构建重组质粒,导入Escherichia coli BL21(DE3)中进行诱导表达。同时为了研究信号肽的功能,将缺失信号肽基因序列△N-asp和△N-tdh也分别克隆至相应表达载体中进行诱导表达。结果表明,28℃ IPTG诱导16 h时,asp、△N-asp、tdh和△N-tdh在 E.coliBL21(DE3)中均有很好的表达效果。用100 mmol/L的咪唑沈脱缓冲液洗脱己结合蛋白的Ni2+-NTA亲和层析柱时,四种蛋白均得到大量洗脱。Native-PAGE分析发现,表达蛋白ASP和△N-ASP分子量分别为42 kDa和66 kDa,TDH和△N-TDH分子量分别为41 kDa和20.5 kDa。SDS-PAGE分析表明TDH亚基分子量为20.5 kDa,因此推测表达的TDH是由两个相同亚基构成的二聚体。测定四种纯化后表达产物的酶活性,发现ASP为4304 U/mL,TDH为4153 U/mL,且TDH表现出溶血活性;而△N-ASP和△N-TDH均没有表现出酶活性。毒性试验分析表明ASP对小白鼠和红鳍笛鲷LD50分别为0.18±0.008μg/g体重和0.25±0.005μg/g体重;而TDH对两种试验动物LD50分别为5.68±0.006μg/g体重和8.34±0.008μg/g体重。