丛生盔型珊瑚中代表细菌间的拮抗作用及深海链霉菌中新颖毒素-抗毒素系统的鉴定
文献类型：学位论文
| 作者 | 詹婉儿 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 王晓雪 |
| 关键词 | 丛生盔型珊瑚，溶珊瑚弧菌，拮抗作用，毒素-抗毒素系统，深海链霉菌 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 海洋生物学 |
| 其他题名 | Antagonism between Representative Bacteria from Galaxea fascicularis and Characterization of Novel Toxin-Antitoxin Systems in Deep-Sea Streptomyces sp. |
| 英文摘要 | 珊瑚礁生态系统是海洋中生产力水平极高的生态系统之一，更是全球生态系统的重要组成。在珊瑚礁生态系统中，微生物群体参与珊瑚礁生态系统的物质循环和能量流动，并且微生物与珊瑚的健康密切相关。珊瑚共附生细菌不仅要面临复杂多变的海洋环境还要与其他细菌竞争有限的营养物质。在复杂多样的菌群中，细菌之间通过接触抑制（六型分泌系统等）和非接触抑制（细菌素，抑菌化合物等）来获得竞争优势，从而影响菌群的平衡与稳定。本论文中：（1）采用无创取样的方法，从健康和白化丛生盔型珊瑚的胃腔中分离鉴定到101株可培养细菌；（2）通过16S RNA基因扩增比对并对这101株菌进行鉴定，发现健康珊瑚中菌群多样性高于白化珊瑚，而且白化珊瑚中弧菌占绝对优势，包括典型的珊瑚致病菌溶珊瑚弧菌；（3）通过浸泡丛生盔形珊瑚的侵染实验，发现溶珊瑚弧菌SCSIO 43001能够加速丛生盔型珊瑚在高温条件下（32°C）的白化；（4）通过霍尔德扩散实验筛选SCSIO 43001的拮抗菌，发现3株假交替单胞菌（Pseudoalteromonas）抑制SCSIO 43001的生长并具有广谱抑菌能力，其中P. flavipulchra 087的抑菌能力最强，它生长到一定密度后甚至抑制自身的生长。因此三株假交替单胞菌可作为丛生盔型珊瑚的潜在益生菌，在调控健康珊瑚中菌群的平衡中发挥重要功能。同时，我们还发现SCSIO 43001能够抑制4株赤杆菌（Erythrobacter flavus）和1株鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas yabuuchiae）的生长；（5）继续研究发现，上述3株假交替单胞菌通过分泌胞外物质抑制SCSIO 43001的生长，为非接触抑菌，而SCSIO 43001并不通过分泌胞外物质抑制其他细菌生长，SCSIO 43001可能为接触抑菌。因此，在健康珊瑚中，假交替单胞菌具有竞争优势，抑制其他珊瑚共附生细菌的生长，而且假交替单胞菌还可以控制自身过度生长，从而保证珊瑚内细菌种群的稳定。在环境压力下，溶珊瑚弧菌等致病菌显示竞争优势，抑制其他菌属细菌的生长，促进珊瑚白化。毒素-抗毒素（Toxin-Antitoxin, TA）系统是细菌和古生菌中普遍存在的遗传元件，目前关于TA系统的研究主要集中在大肠杆菌及致病菌，尚缺乏关于海洋来源特别是深海来源的细菌的研究。本论文中：（1）对深海来源链霉菌SCSIO 02999基因组上的TA进行预测，发现4对潜在的TA系统（VapC-VapB已经被本课题组报道）；（2）通过克隆表达等实验对TA系统进行验证，发现Orf5461-Orf5462 以及 Orf2769-Orf2770符合TA 系统的特征。Orf5461-Orf5462属于YoeB-YefM家族TA系统，而对Orf2769-Orf2770进行比对分析，未发现其同源的TA系统，且该TA系统仅在链霉菌中存在；（3）对Orf5461-Orf5462进行特征研究，发现抗毒素Orf5462与毒素Orf5461均为蛋白且直接相互作用。抗毒素Orf5462不稳定能被大肠杆菌的Lon蛋白酶降解。毒素Orf5461具有抑菌作用，其毒性能被大肠杆菌来源的YefM拮抗，抗毒素Orf5462不能拮抗大肠杆菌来源的毒素YoeB的毒性，表明Orf5461-Orf5462为II型TA系统；（4）对Orf2769-Orf2770的研究，发现过表达毒素Orf2769导致大肠杆菌细胞变长和细胞死亡。 Pull-down实验和细菌双杂交实验发现Orf2769与Orf2770并不存在相互作用，抗毒素Orf2770同样被大肠杆菌的Lon蛋白酶降解，表明Orf2769和Orf2770可能组成一对新颖的TA 系统；（5）功能研究发现，Orf5461-Orf5462和Orf2769-Orf2770均能稳定大肠杆菌内的质粒。因此，来源不同的YoeB-YefM即使氨基酸序列高度相似，但相互作用方式存在差异，这可能与抗毒素拮抗毒素的关键位点有关，而且深海中存在新颖的TA系统。在珊瑚礁生态系统中，致病菌的致病性及益生菌的保护作用都离不开细菌间的拮抗作用。后续实验会深入开展珊瑚共附生细菌间的拮抗机制研究，系统了解这些细菌间的拮抗方式。本研究通过体外实验，对丛生盔型珊瑚共附生细菌的拮抗作用进行探究，有利于后续在丛生盔型珊瑚胃腔中进行菌群调控的研究，从而对丛生盔型珊瑚健康及珊瑚礁生态系统的保护具有一定的科学和现实意义。本研究对深海链霉菌的新颖TA系统进行了鉴定，表明海洋可能是发现新颖类型TA系统的场所。后续实验将开展毒素的毒性机制以及抗毒素拮抗毒素的机理的研究，由于TA系统对细菌的生理代谢方面具有重要的作用，有可能调控链霉菌的次级代谢产物的生产，相关研究将加深对TA系统的认识并且有望开发为强有力的生产工具应用于工业生产。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18095]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（硕士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 詹婉儿. 丛生盔型珊瑚中代表细菌间的拮抗作用及深海链霉菌中新颖毒素-抗毒素系统的鉴定[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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