【摘 要】
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青枯病是一种土传细菌性病害,具有扩散速度快、破坏性大等特点,对桑树的生长具有毁灭性的破坏,严重制约了我国蚕桑产业的健康可持续发展。青枯病因其发病范围广、危害大、破坏力强等原因已经成为全球植物最严重的细菌性病害之一。由于青枯病的病原菌致病变种众多,宿主广泛,导致青枯病一旦发生就难以治愈,目前针对桑树青枯病的发生还没有非常好的防治措施。噬菌体作为一种细菌病毒,因其天然的杀菌能力、宿主专一性、环境友好性
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青枯病是一种土传细菌性病害,具有扩散速度快、破坏性大等特点,对桑树的生长具有毁灭性的破坏,严重制约了我国蚕桑产业的健康可持续发展。青枯病因其发病范围广、危害大、破坏力强等原因已经成为全球植物最严重的细菌性病害之一。由于青枯病的病原菌致病变种众多,宿主广泛,导致青枯病一旦发生就难以治愈,目前针对桑树青枯病的发生还没有非常好的防治措施。噬菌体作为一种细菌病毒,因其天然的杀菌能力、宿主专一性、环境友好性等特点,在控制细菌性病害方面有很大的潜力,成为了代替抗生素和化学杀菌剂的有效策略之一。近些年随着噬菌体疗法在医疗、食品等行业的成功应用,噬菌体及其溶壁酶也被逐渐的应用在农业细菌性病害的防治研究上,这为植物青枯病的防治提供了思路。本课题从广西患病桑树植株中分离出159株青枯病菌,经过16S鉴定,初步认为引起广西桑树青枯病的细菌主要为肠杆菌和青枯雷尔式菌。我们从广西、广东、湖北、四川等地采集了45份土样,以所分离的青枯菌株作为指示菌,从中筛选分离到出5株噬菌体,并完成了其中两株噬菌体(Mul Y4和Mulvp2)的纯化和基本特性研究,包括噬菌斑形态、噬菌体颗粒形态、宿主谱、温度和p H稳定性、一步生长曲线以及培养基条件下对青枯病菌的抑制效果检测,并且完成了两株噬菌体的全基因组测序和注释分析。噬菌体Mul Y4形成的噬菌斑小而清亮,边缘整齐;噬菌体Mulvp2形成的噬菌斑是在中央清亮噬菌斑的周围有一圈半透明的晕圈,且随着培养时间的延长,晕圈越来越大,这说明Mulvp2具有降解胞外多糖的功能。宿主谱检测结果显示,噬菌体Mul Y4和Mulvp2分别可以侵染供试菌株的15%和35%,两株噬菌体都既可以侵染肠杆菌,也可以侵染青枯雷尔式菌。温度和p H稳定性检测显示噬菌体在37℃以下的温度条件下、p H中性左右可以相对稳定存在,不同的噬菌体对温度的稳定性又有所差异。一步生长曲线显示Mul Y4和Mulvp2的裂解量分别是189 PFU/细胞和571 PFU/细胞,裂解细胞能力强。培养基条件下的抑菌试验显示Mul Y4抑制了病原菌的种群增长,Mulvp2可以使宿主菌种群降至极低的水平。通过高通量测序技术完成了2株噬菌体的全基因组测序,并且完成了基因组的比对和注释分析。噬菌体Mul Y4全长52,669 bp,G+C含量49.43%,基因组末端具有166 bp的正向重复序列,Mul Y4基因组包含67个编码序列(CDSs),其中32个具有可能的功能,其余的为未知功能蛋白。比对发现Mul Y4和已报到的噬菌体Escherichia phage PHB10具有58.49%的核苷酸序列相似性(覆盖度62%、一致性94.35%)。噬菌体Mulvp2全长58,604 bp,G+C含量50.24%,其基因组包含72个编码序列,而注释以及保守结构域分析结果显示只有14个有可能的功能,比对分析显示Mulvp2的基因组与已报道的噬菌体没有任何一致性,说明该噬菌体是一个全新的噬菌体。我们进一步完成了噬菌体Mul Y4溶壁酶基因的克隆和蛋白的诱导表达。本研究的开展丰富了青枯病菌噬菌体资源库,为利用噬菌体及其裂解细菌功能酶类的应用提供了资源和理论基础。
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