基于Mo与Mmc葡萄糖和核苷酸代谢通路的转录组分析对Mo培养基改良的研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:philiploo
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绵羊肺炎支原体(Mycoplasma ovipneumoniae,Mo)是引起绵羊、山羊呼吸系统感染并导致非典型性肺炎的主要病原菌,给全球养羊业造成了巨大的经济损失。接种疫苗是防治该病最为有效的方式,而制约疫苗行业发展的瓶颈是Mo大量体外培养难的问题,因此,如何提高Mo的生长滴度是亟待解决的问题。在我国,羊支原体性肺炎主要由绵羊肺炎支原体和丝状支原体山羊亚种(Mycoplasma mycoides subsp.capri,Mmc)引起。但在相同培养条件下,Mmc较Mo具有易于培养,生长滴度高等优势。因此,本研究采用Illumina公司的HiSeq测序平台分别对Mo NM-151分离株和Mmc PG3标准株不同生长阶段(对数期、稳定期和衰亡期)的样本进行转录组测序(RNA-seq)及生物信息学分析,通过分析比较测序结果,在基因层面找出Mmc易于Mo培养的关键因素,并以此为依据提出Mo培养基的改良方案,并通过培养试验进行验证。1.结合差异表达基因富集的KEGG PATHWAY和通路中部分基因的RPKM值对Mo NM-151分离株和Mmc PG3标准株的转录组测序结果进行分析比较,发现葡萄糖代谢和核苷酸代谢相关途径可能是影响Mo生长代谢的关键通路,并发现葡萄糖(Glucose,Glc,G)或丝氨酸(Serin,Ser,S)的添加或许能够促进Mo的生长繁殖。2.基于转录组测序分析的结论,以改良型Hayflick培养基(Modified Hayflick’s,MH)为对照培养基,在其中添加Glc和Ser,进行培养试验验证,方法如下:将Mo NM-150第83代复苏并稳定传代,以1:20分别接种于相应培养基中培养监测240 h,每隔12 h取样,利用菌落形成单位(Colony-Forming Unit,CFU)、pH值和OD630nm值绘制生长曲线。(1)通过直接在对照培养基(MH)中添加Glc和Ser成分,组成G-MH、S-MH和GS-MH三种培养基进行培养验证;结果显示:三种培养基对Mo的生长均无显著性影响。(2)推测上述添加试验结果不佳的原因可能是Mo生长产酸使培养基pH值下降至过低水平而导致合成代谢过程中的部分酶失活所致。因此,筛选了7种缓冲体系以期改善培养基pH值的变化,结果表明:20 mmol/L HEPES缓冲体系效果最佳,能够有效缓冲pH值的下降,并使生长滴度从108 CFU/mL提高至109 CFU/mL,且延长Mo的稳定期。(3)将20 mmol/L HEPES加入到(1)培养基中组成GH-MH、SH-MH和GSH-MH三种培养基进行培养验证;结果显示:三种培养基均能够提高Mo的生长滴度,GSH-MH的效果不显著,GH-MH能够极显著提高Mo的生长滴度,在提高菌数上效果最佳,SH-MH也能使Mo提高一个数量级,但其最显著的特点是能够极显著延长Mo的生长周期。(4)对GH-MH和SH-MH改良培养基进行提高初始pH值前后的比较试验,结果表明:提高初始pH值能够有效减缓培养基pH值的下降速度,将整体pH值稳定在较高的pH水平;同时能够提高培养基中的活菌量和总菌量,这也进一步说明pH值是影响Mo生长的关键因素之一。综上所述,转录组学为支原体的研究带来新的方向,为后续绵羊肺炎支原体的进一步研究奠定基础,也为绵羊肺炎支原体灭活疫苗的研制和生产提供了一定的理论依据。
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