【摘 要】
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论文以一株生长温度范围较宽的蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)41-22及其噬菌体VMY22为材料,以28℃下富集的P28为起始噬菌体,侵染不同培养温度下的宿主菌并选择性地富集和驯化在相应温度下具有高侵染性的噬菌体,通过比较和分析不同温度下富集噬菌体的生理、生化特征及遗传基因的变化情况,力图以此模型解释微生物的温度适应性进化的普遍规律。研究发现噬菌体VMY22在4~32℃时均能感染宿主
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论文以一株生长温度范围较宽的蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)41-22及其噬菌体VMY22为材料,以28℃下富集的P28为起始噬菌体,侵染不同培养温度下的宿主菌并选择性地富集和驯化在相应温度下具有高侵染性的噬菌体,通过比较和分析不同温度下富集噬菌体的生理、生化特征及遗传基因的变化情况,力图以此模型解释微生物的温度适应性进化的普遍规律。研究发现噬菌体VMY22在4~32℃时均能感染宿主菌并形成噬菌斑,经过持续驯化获得了在4、15、28和32℃具有高感染性的噬菌体P4、P15、P28′和P32,其滴度分别提高了1.3×102、7×102、1.1×104和1.8倍。将等量的P4、P15、P28′和P32侵染28℃培养的宿主菌后发现P4、P15和P32的滴度分别下降了4.8、3.0和666.7倍。论文随后对四种噬菌体的部分结构及功能性基因进行了重测序,结果表明:尾丝和衣壳蛋白以及调控转录ρ因子的基因均未发生变化,而ATP酶和内溶素基因则发生了显著突变,经解析其蛋白一级结构分别改变了17%(P4)、7%(P15)、5%(P28′)、6%(P32)和30%(P4)、18%(P15)、7%(P28′)、20%(P32)。这一结果表明噬菌体VMY22的温度适应性进化主要发生于功能蛋白中,即进化主要发生在噬菌体的复制和释放阶段,而非吸附阶段。蛋白质3D结构分析表明:突变的ATP酶C端的α螺旋变化显著,进而改变了酶的疏水性以提高其在不同温度下的稳定性;而内溶素的突变主要发生在无规则卷曲部分,其可对外界温度变化及时响应,通过无序到有序的转变,提高其在不同温度下的稳定性。论文同时对宿主菌在不同培养温度下的转录组进行了分析,结果表明:宿主菌的基因在不同培养温度下转录水平均差异显著,尤其是4℃与37℃的差异最为显著。同时噬菌体侵染实验表明4℃时噬菌体几乎能够完全裂解宿主菌(摇清);而37℃培养的宿主菌则无法被噬菌体感染,该结果暗示了在低温下噬菌体能最大限度地利用宿主菌的代谢系统为自身服务;而37℃时,因为宿主菌的能量代谢和嘧啶合成的相关基因发生了下调进而导致噬菌体不能够侵染宿主菌。本研究初步揭示了B.cereus噬菌体VMY22在温度胁迫下的进化规律,为进一步探索温度胁迫下细菌的适应性进化及宿主与噬菌体相互作用的普遍规律奠定了基础。
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