【摘 要】
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单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,LM)简称单增李斯特菌,能穿越人和动物机体的三大屏障,引起胃肠炎、脑膜炎、流产、败血症等,所致疾病呈全球性分布且发病数逐年升高,是重要的人兽共患病和食源性疾病的病原菌。生物被膜(Biofilm,BF)是一种细菌胞外聚合物,因其特殊的立体多层结构,导致细菌耐药性增强、多种细菌协同共生,进一步污染食品加工环境以及食品,严重危害人类健康
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(31960726, 31560700, 32060822); 国家重点研发计划项目(2019YFC1605705);
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单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,LM)简称单增李斯特菌,能穿越人和动物机体的三大屏障,引起胃肠炎、脑膜炎、流产、败血症等,所致疾病呈全球性分布且发病数逐年升高,是重要的人兽共患病和食源性疾病的病原菌。生物被膜(Biofilm,BF)是一种细菌胞外聚合物,因其特殊的立体多层结构,导致细菌耐药性增强、多种细菌协同共生,进一步污染食品加工环境以及食品,严重危害人类健康,影响公共卫生安全和养殖业发展。转录水平的研究,有助于发现BF形成对LM基因表达的影响,并揭示该菌BF形成过程中的调控机制。基于此,本论文完成了以下研究工作:(1)以单增李斯特菌为研究对象,利用试管培养法、载玻片培养法和微孔板定量法,测定不同培养条件下该菌生物被膜的形成情况,并对其形成条件进行了优化。结果显示:在体外制备BF菌过程中,培养6 h~24 h有少量细菌附着和微菌落形成,24 h后出现成熟致密的BF,微菌落连成网状结构,48 h~72 h生物被膜聚集叠加,形成复杂的团状结构;单增李斯特菌BF形成的最适培养基浓度、温度、p H、Na Cl浓度和葡萄糖浓度分别为100%BHI培养基、37℃、7.5、5.0 g/L和22.0 g/L。(2)将不同形成时期的BF菌与浮游菌进行转录组测序分析,比较两种状态下基因的差异表达情况。结果显示:BF菌在12 h时,差异表达基因有1 588个,包括797个基因表达上调和791个基因表达下调;BF菌在24 h时,差异表达基因有1 517个,包括758个基因表达上调和759个基因表达下调;BF菌在48 h时,差异表达基因有1 462个,包括736个基因表达上调和726个基因表达下调;其中有1 123个基因在这3个时间段中均呈差异表达。(3)对筛选出的1 123个差异表达基因进行GO功能富集和KEGG通路富集分析。结果发现:在GO功能注释中,主要有3个生物学过程(代谢、生物合成和翻译过程)、3个细胞组成(细胞器、蛋白复合物和细胞质)和4个分子功能(结构分子、连接酶、催化和转运活性)发生变化;在KEGG通路中,主要涉及磷酸转移酶系统(PTS)、鞭毛组装、不同环境中的微生物代谢、细菌趋化性、细菌分泌系统和群体感应(QS)等途径。(4)挑取部分差异表达基因进行实时荧光定量PCR和Northern blot验证。结果显示:实时荧光定量PCR所获得的基因表达差异倍数和Northern blot杂交结果与RNA-seq的趋势基本一致,表明转录组分析结果稳定可靠。综上所述,本研究证实了单增李斯特菌BF生长过程中的动态变化;优化了单增李斯特菌BF形成的最适条件;通过对不同形成时期的BF菌和浮游菌进行转录组测序分析,得到二者之间的差异表达基因,并对其进行富集分析;挑选了部分基因进行验证。本研究对单增李斯特菌BF在代谢、耐药和分泌等分子机制有了初步认识,对BF形成的调控机制有了深入了解,为有效控制BF的形成并寻找BF抑制剂提供科学依据。
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