三株分离自云南松鼠中的鼠疫噬菌体生物学特性及基因组学研究

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【目的】捕获云南鼠疫宿主动物松鼠,对其进行鼠疫噬菌体的分离,并对分离的鼠疫噬菌体进行生物学特性及基因组学方面的研究。为探明鼠疫噬菌体与其鼠疫菌之间协同遗传进化的规律提供依据,从而为今后云南的鼠疫防控工作提供科学保障。【方法】于2015—2018年,在云南省弥勒市、新平县、剑川县、洱源县及永善县5个鼠疫监测点,采用器械捕鼠法及5m铗线法进行松鼠标本的采集,解剖后取其盲肠标本,并通过双层平板法对标本中的鼠疫噬菌体进行分离。以分离到的鼠疫噬菌体为研究对象,采用10倍稀释法及双层琼脂平板法对其进行分离纯化,并记录其噬菌斑形态;利用透射电镜观察其形态特征;测定其宿主谱、一步生长曲线、最佳感染复数及对氯仿、乙醇、温度、p H、紫外线的敏感性等生物学特性。通过λ噬菌体核酸提取试剂盒提取其DNA,并将其提交测序公司进行基因测序,通过NCBI、RAST等网站及CG View、MEGA等软件对其基因序列进行蛋白功能注释、亲缘关系比较等基因组学分析。【结果】1.从捕获的10份松鼠标本中共分离到了4株鼠疫噬菌体,分别命名为MLS140、XPS6、YSS153及YSS157。因在后续的研究中发现YSS153与YSS157相同,故挑取MLS140、XPS6及YSS153 3株鼠疫噬菌体进行研究。2.通过透射电镜观察发现,鼠疫噬菌体MLS140、XPS6及YSS153均属于肌尾噬菌体科。3.鼠疫噬菌体MLS140、XPS6及YSS153均属宽谱噬菌体,且在室温(18-22℃)、28℃及37℃下均可裂解EV76鼠疫疫苗株,但它们在28℃及37℃下的裂解性强于在室温下(18-22℃)的裂解性。上述3株噬菌体除能裂解云南鼠疫耶尔森菌外,鼠疫噬菌体MLS140还可裂解索氏志贺菌及2a型福氏志贺菌;鼠疫噬菌体XPS6还可裂解2a型与X变种型福氏志贺菌及大肠杆菌(ATCC25922);鼠疫噬菌体YSS153还可裂解部分大肠杆菌及福氏志贺菌X变种。4.因预实验结果显示,鼠疫噬菌体MLS140、XPS6及YSS153的基本生物学特性比较相似,且较为常见,故随机挑选了1株鼠疫噬菌体(MLS140),对其进行较为完备的基本生物学特性研究。结果显示,MLS140的噬斑生长状态较好,直径约为1.5-2mm;最佳感染复数为0.1;裂解期约为30min;对紫外线及乙醇比较敏感,而对氯仿不敏感;当温度高于70℃或所处环境过酸或过碱时,该噬菌体会失活。5.鼠疫噬菌体MLS140、XPS6及YSS153的基因组大小比较接近,平均大小为31875bp,GC含量百分比平均为51.5%,非编码区的GC含量百分比显著低于编码区的GC含量百分比,这主要是由非编码区富含AT序列导致的。6.因在噬菌体MLS140及YSS153的基因预测结果中未发现溶原模块,故将这两株噬菌体初步判定为裂解性噬菌体;而噬菌体XPS6的基因预测结果显示,其预测基因g22编码溶原性转换蛋白,这是提示XPS6为溶原性噬菌体的证据之一。7.鼠疫噬菌体MLS140、XPS6及YSS153与鼠疫噬菌体L-413C的亲缘关系较近,结合宿主谱测定结果,将上述3株噬菌体初步推定为鼠疫噬菌体。此外,其两两之间同源性较高(>90%),故认为这3株鼠疫噬菌体的亲缘关系较近。【结论】本次研究发现噬菌体MLS140、XPS6及YSS153均为肌尾噬菌体科的宽谱鼠疫噬菌体,温度对其裂解特性有一定的影响,且认为其较适合生活在宿主动物的肠道中;并初步推定XPS6为溶原性的噬菌体,MLS140及YSS153为裂解性的噬菌体。这充实了鼠疫噬菌体基因库,为云南鼠疫噬菌体在生态环境中保存机制的研究提供了重要线索,并为探明鼠疫噬菌体与其鼠疫菌之间协同遗传进化的规律提供了间接证据,从而为今后云南的鼠疫防控工作提供了科学保障,具有继续深入研究的价值。
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