嗜水气单胞菌HS01对甲砜霉素去除作用的研究

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抗生素指由微生物合成的可以抑制或杀死其他微生物的化合物。自首例抗生素青霉素的发现和应用以来,大量不同种类抗生素被广泛使用在医疗、农业等领域中,对人类社会发展起到非常重要的作用。然而由于近年来的滥用,抗生素也会造成环境污染,对人类、动物、植物以及微生物产生较大危害。因此,抗生素污染的治理是目前生态环境中重要的研究方向之一。甲砜霉素(Thiamphenicol,TAP)属于酰胺醇类抗生素,具有广谱抗菌作用。TAP与氯霉素结构相似,但是与氯霉素不同的是其侧链基团被硫元素(S)替代从而对动物造血系统和消化系统的毒性小于氯霉素,可以作为水产养殖和畜牧业中氯霉素的替代物。但是由于在畜牧业和水产养殖中的广泛,TAP在环境中尤其在水体、土壤和沉积物等介质中检出率较高,环境污染的风险较大。因此研究发展TAP的去除方法,特别是高效的微生物处理方法,对去除环境中TAP的污染及利用微生物保护环境具有重要意义。本研究中我们通过菌株筛选发现嗜水气单胞菌HS01可以有效去除TAP,并通过不同培养条件研究了 HS01去除TAP的影响因素,利用蛋白质组学方法分析了HS01去除TAP过程中蛋白质表达谱,初步探索了嗜水气单胞菌HS01去除甲砜霉素(TAP)的作用机理。主要的研究结果如下:(1)TAP去除菌株的筛选。利用含TAP的培养基,从实验室保存的菌株与土样中筛选到数株抗TAP细菌。通过研究发现,其中的嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila HS01)能有效去除甲砜霉素(TAP)。后续试验则以该菌株作为材料进行。(2)培养条件对HS01去除TAP能力的影响。本研究探讨了不同碳源、氧气条件、pH、温度、TAP浓度、菌体浓度等培养条件对HS01去除TAP能力的影响。设置了不同培养条件,如菌体浓度(OD600)0.025、0.05、0.1、0.2、0.4,蔗糖浓度 1 g/L、2g/L、4g/L、8g/L、16g/L,pH 值 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0,培养温度 15℃、20℃、25℃、30℃、35℃等研究发现厌氧条件下菌体浓度OD 0.1,蔗糖浓度为4g/L,pH值为7.0,温度25℃,HS01对TAP的去除效率最高可达92.0%。(3)共培养体系对HS01去除TAP的影响。我们试图通过构建藻类与HS01共培养体系,由藻类提供光合产物给HS01来降低培养基成本。本实验初步发现HS01在与某些藻类共培养的体系中可利用藻类提供的碳源去除TAP,这种微生物种群的构建将有益于应用中的成本控制和体系稳定。(4)HS01去除TAP过程中的蛋白质组学研究。设置厌氧条件下含有和不含有TAP的培养体系,对HS01利用液质联用仪进行蛋白质组学分析。结果表明,HS01与TAP共培养时,其中磷酸-2-脱氢-3-脱氧庚酸醛缩酶、核酸结合蛋白、30S核糖体蛋白S19、氨肽酶、GTP酶等表达量显著高于对照组;芳香氨基酸转氨酶、双功能天冬氨酸激酶/高丝氨酸脱氢酶、ATP结合域蛋白、亚精胺/鸟氨酸导入ATP结合蛋白PotA、50S核糖体蛋白L27等表达量显著低于对照组,这些蛋白在HS01去除TAP过程中可能发挥作用。综上所述,本研究成功地建立了嗜水气单胞菌HS01去除TAP的实验体系,并利用微生物学、蛋白质组学等方法对该过程的影响因素和作用机理进行了初步探索本研究结果为发展微生物技术去除抗生素环境污染、探索微生物去除外源抗生素的分子机制提供了新的科学依据。
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