两株珊瑚来源弧菌的噬菌体的鉴定与多组学研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 孙馨圆圆 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 龙丽娟,韩步聪,黄思军 |
| 关键词 | 弧菌噬菌体，生理特性，基因组，蛋白组，转录组 |
| 学位名称 | 专业学位硕士 |
| 学位专业 | 生物工程 |
| 其他题名 | Characterization and multi-omic analyses of two bacteriophage isolates that infect coral-associated Vibrio bacteria |
| 英文摘要 | 珊瑚礁生态系统是世界上最具生产力和多样性的生态系统之一，但近几十年来由于气候变化、人类活动等影响，受到严重威胁。在多种环境压力下，珊瑚病害增加，最终导致珊瑚大面积死亡。其中，弧菌被证实与多种珊瑚疾病相关，可以在一定条件下跨越宿主防御机制造成珊瑚疾病。溶珊瑚弧菌（Vibrio coralliilyticus）是一种新近确立的珊瑚致病菌，能导致珊瑚白化、白色综合症及珊瑚组织损伤，欧文斯氏弧菌（Vibrio owensii）也是一种潜在的珊瑚致病菌。本研究以Vibrio coralliilyticus ATCC BAA-450与Vibrio sp. SCSIO30225（16S rRNA序列与Vibrio owensii最相近）为宿主，从南海三亚湾珊瑚礁海区海水中分离获得两株弧菌噬菌体，对它们的形态、生理特性、基因组与蛋白组进行分析，以探究它们与宿主之间的相互作用关系与噬菌体疗法潜力。同时，对噬菌体进行系统发育分析确认它们的进化地位。此外，我们对其中一株溶珊瑚弧菌噬菌体及其宿主的转录组进行分析，探索珊瑚致病弧菌-噬菌体转录模式，并为进一步理解噬菌体的感染方式提供基础。 （1）噬菌体vB_VcoP_SBM1（简称SBM1）分离自珊瑚病原菌Vibrio coralliilyticus BAA450。SBM1的透射电镜观察显示其为肌尾噬菌体。在9株测试的弧菌菌株中，SBM1只感染宿主V. coralliilyticus BAA450。一步生长曲线显示SBM1感染溶珊瑚弧菌的潜伏期为43 ± 5min，裂解量约为58。基于terL氨基酸序列的系统发育分析显示其属于phiKZ-like巨型噬菌体家族。其基因组为全长288,306 bp，预测基因组中共306个ORFs，G+C含量为42.2%，未预测到tRNA。对基因组进行注释，65个基因获得功能注释，在基因组中未发现毒素基因和涉及溶原性感染的基因。LC-MS/MS鉴定85个基因编码病毒结构蛋白。在SBM1感染下，溶珊瑚弧菌BAA-450对虫黄藻光合作用的抑制作用无明显变化。 （2）利用RNA-seq对SBM1及其宿主进行转录组分析。基于SBM1噬菌体306个基因转录模式的差异，将它们分成早期表达基因、中期表达基因和晚期表达基因三组。其中，58个基因聚类为早期基因，其中大部分（52/58）基因的功能未能通过序列相似性预测。94个基因聚类为中期基因，主要涉及DNA复制/重组和核酸代谢。121个基因聚类为晚期基因，几乎所有的结构基因在感染的晚期发生转录（82/85）。SBM1转录时序表达模式大致符合双链DNA（dsDNA）噬菌体的时序表达基因模式。在所有基因前200 bp间区中，预测到高AT含量且高度保守的模体（motif），猜测其为SBM1早期启动子。SBM1结构基因以操纵子形式在晚期进行转录。 （3）同样基于RNA-seq数据，发现在SBM1噬菌体感染下，溶珊瑚弧菌共有1593个基因被划分为差异表达基因（DEGs）。基于SBM1感染下溶珊瑚弧菌差异表达基因的表达模式，进行分层聚类分析。分析结果将差异表达基因聚类为A-F组，大致分为三种调控模式：a. A、B、C组共537个差异表达基因在感染5 min转录水平显著上调，随后逐渐降低；b. D组245个差异表达基因在感染初始时表达水平变化小，随感染周期表达量增高，在感染40 min转录水平最高；c. E、F组共811个差异表达基因转录水平在感染5 min显著下调，随感染进行逐渐增加。经KEGG数据库对A-F组差异表达基因进行注释，发现A、B、C组基因主要涉及抗生素合成、药物代谢、氨酰tRNA合成、ABC转运蛋白、趋化性和核糖体，E、F组则涉及基础代谢途径、泛醌和其他萜烯类醌的生物合成、氧化磷酸化反应与大部分毒性相关的基因。编码可能主要毒素的锌-金属蛋白酶的基因分类到F组，在感染过程中持续下调。分析GO和KEGG数据库注释结果，推测在SBM1感染下，宿主基因调控可能主要发生在感染初始早期。 （4）弧菌SCSIO30225分离自三亚湾鹿角珊瑚断枝，基于16S rRNA序列的分析，SCSIO 30225与欧文斯氏弧菌（Vibrio owensii）最相似。噬菌体vB_VspP_SBP1（简称SBP1）分离自SCSIO30225。透射电镜观察显示SBP1为短尾噬菌体。SBP1感染其宿主SCSIO30225的潜伏期为20 min，裂解量约193。在10株测试的弧菌菌株中，SBP1只感染宿主Vibrio sp. SCSIO 30225。其基因组为78,071bp，线状，共含112个ORFs，G+C含量为44.6%，含有4个tRNA。基因组中共有35个基因可被功能注释，基因组架构以及特征基因均表明SBP1具有明显的N4-like噬菌体家族的特征，系统发育分析发现SBP1处于N4-like噬菌体大分支中并单独形成独立的小分支。病毒颗粒的LC-MS/MS分析鉴定获得13个基因编码病毒结构蛋白，并检测到其衣壳内包裹了一个巨大的RNA转录酶——N4-like家族的最显著特征。 综上所述，我们推测新分离的两株珊瑚来源弧菌噬菌体具有噬菌体疗法潜力，并选取巨型噬菌体SBM1对其与宿主溶珊瑚弧菌的转录组进行分析，初步揭示了它们之间转录水平的相互作用方式。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18077]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（硕士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孙馨圆圆. 两株珊瑚来源弧菌的噬菌体的鉴定与多组学研究[D]. 南海海洋研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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