全球养殖业每年产生100~1000亿吨的畜禽粪便,大部分畜禽粪便未经有效处理直接作为肥料施入农田,致使粪便中大量病原菌进入土壤环境,对人类健康和食品安全构成极大威胁。病原菌进入土壤后,会吸附在土壤固相组分上,形成单个微菌落或生物被膜,从而在土壤中持久存在。因此,阐明病原菌对土壤矿物响应的分子生物学机制,有助于深刻认识土壤中病原菌的存活行为,同时对于控制及修复病原菌污染土壤具有重要理论和实际意义。本文选取了致病菌株大肠杆菌O157:H7为实验菌株,研究了土壤常见矿物铁氧化物(针铁矿、赤铁矿)、铝氧化物(勃姆石)、层状硅酸盐矿物(高岭石、蒙脱石、伊利石)对大肠杆菌O157:H7有关存活及毒性等基因表达的影响。主要结果有:1.不同土壤矿物对大肠杆菌O157:H7存活的影响平板计数结果显示,与对照相比,在10 mmol/L KCl溶液中(p H=6.8),不同土壤矿物对大肠杆菌O157:H7的可培养数量没有显著影响,而结合荧光显微镜和LIVE/DEAD染色技术,发现不同土壤矿物与大肠杆菌O157:H7结合后均可破坏大肠杆菌O157:H7细胞膜的完整性,从而导致细胞失活。胞内活性氧(ROS)结果显示,土壤矿物能诱导细菌胞内ROS的产生,其中铁铝氧化物(针铁矿、赤铁矿、勃姆石)体系中,细菌胞内ROS的含量是对照组的3.7~4.2倍;而层状硅酸盐(高岭石、蒙脱石、伊利石)体系中,细菌胞内ROS的含量仅为对照组的1.8~2.1倍,表明铁铝氧化物对胞内活性氧的诱导作用强于层状硅酸盐矿物。2.不同土壤矿物对大肠杆菌O157:H7毒性、运动等基因表达的影响大肠杆菌O157:H7的关键致病因子志贺毒素(Stx)有两种主要形式:Stx1(stx1基因编码)和Stx2(stx2基因编码)。定量PCR结果显示,土壤矿物可抑制大肠杆菌O157:H7的stx1、stx2基因表达,而对细菌鞭毛调控基因flh D及编码鞭毛蛋白的fli C基因的表达没有显著影响。土壤矿物可引起自由基清除酶基因sod B及与DNA修复相关的rec A基因的大量表达,表明土壤矿物诱导的胞内ROS对细菌DNA造成了氧化损伤。