乳酸菌微进化的研究进展

摘要:乳酸菌是食品工业中重要的微生物,乳酸菌微进化研究有助于深入解析其生物学功能与机制。随着分子生物学的发展,多位点序列分型(Multi-locus Sequence Typing,MLST)及基因组重测序(Whole-genome resequencing)等技术手段应运而生,使得从分子水平上阐述乳酸菌的系统发育和种群进化关系成为可能。MLST已被广泛用于乳酸菌遗传多样性和种群结构等微进化研究中,近期,测序成本的锐减使全基因组测序技术在乳酸菌微进化研究中的优势日益突显。本文对乳酸菌微进化的理论基础、研究方法和意义进行了阐述,并介绍了全基因组测序技术在乳酸菌微进化方面的应用,旨在为乳酸菌微进化分析研究提供新思路。     

抗生素和高脂饮食对大鼠肠道乳杆菌多样性的影响

【目的】对正常、高脂、抗生素处理大鼠肠道内乳杆菌进行定性和定量分析,比较不同处理组大鼠肠道乳杆菌的多样性。【方法】应用纯培养和非培养技术(16S r RNA基因序列分析、变性梯度凝胶电泳、实时荧光定量PCR)对大鼠肠道乳杆菌进行分离鉴定和多样性分析。【结果】16S r RNA基因序列同源性分析结果显示,正常组大鼠肠道内分离出的乳杆菌包括约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)、鼠乳杆菌(Lactobacillus murinus)、嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、肠道乳杆菌(Lactobacillus intestinals)、动物乳杆菌(Lactobacillus animalis)和阴道乳杆菌(Lactobacillus vaginalis);但L.animalis在高脂处理组大鼠肠道内未分离到,L.intestinals和L.vaginalis在抗生素处理组大鼠中未分离到。DGGE结果显示3个组别大鼠肠道中乳杆菌构成差异明显,同一组内样品间相似性较高;相较于正常组和高脂组,抗生素组的丰度较差;且正常组大鼠肠道内乳杆菌的多样性高于高脂组和抗生素组。q-PCR结果显示正常组大鼠肠道乳杆菌的数量明显高于高脂组和抗生素组,高脂组的数量也明显高于抗生素组,且3个组别之间存在显著差异(P0.01)。【结论】高脂饮食及抗生素的使用会减少肠道内乳杆菌多样性。     

耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌的临床分布及基因组流行病学分析

【背景】鲍曼不动杆菌是造成临床感染的重要病原菌之一,其对碳青霉烯类抗生素的耐药形势日益严重,利用基因组测序技术解析其临床分布特征和流行病学规律有助于临床感染的有效防治。【目的】研究沧州市中心医院2018年检出的200株耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌(carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii,CRAB)的临床分布和基因组流行病学特征,以期为预防院内感染及抗感染治疗提供理论依据。【方法】选取2018年各临床科室的耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌,采用细菌鉴定及药敏分析仪对16种抗生素进行药敏试验;PCR扩增检测碳青霉烯酶基因;多位点序列分型技术(multilocus sequence typing,MLST)检测菌株序列型;基因组流行病学分析揭示菌株传播关系。【结果】本院CRAB主要分布在急诊重症加强护理病房(intensive care unit,ICU)(47.0%)、呼吸内科(19.5%)和重症医学科(12.0%),它们对亚胺培南、美罗培南、氨苄西林/舒巴坦、环丙沙星、庆大霉素、左旋氧氟沙星、哌拉西林/他唑巴坦、替卡西林/棒酸、阿米卡星及第三四代头孢类抗...     

粪肠、屎肠球菌及相近种部分持家基因的系统发育分析

【目的】利用16S rRNA、clpX和recA基因分子标记研究Enterococcus faecalis、Enterococcus faecium及相近种间的种系发育关系,并比较这些基因序列对E.faecalis、E.faecium及相近种的区分能力。【方法】以分离自传统乳制品中的9株E.faecium和1株E.durans分离株为研究对象,以clpX和recA基因片段为标记,通过PCR扩增、测序,结合已公布的近缘种相应序列构建系统发育树并与16S rRNA基因进行比较。【结果】在基于clpX和recA基因的进化树中,10株试验菌株与E.faecalis始终处于同一分支。与该物种这两个基因的平均相似性为99.6%和98.6%,与另一分支的Faecium-group(E.durans和E.faecium)的平均相似性仅为61.5%和33.5%。相近种E.durans和E.hirae间这两个基因的差异性为20.3%和39.0%;在基于16S rRNA基因的进化树中,试验菌株与Faecium-group(E.lactis、E.faecium、E.durans、E.hirae)处于同一分支。与这些成员间该基因的相似性大于99.6%,与E.faecalis基因的平均相似性可达98.4%。相近种间该基因相似性无明显差异。【结论】按照10株试验菌株clpX和recA基因的分析结果可将由传统生理生化和16S rRNA基因序列鉴定的9株E.faecium和1株E.durans归类为E.faecalis,clpX和recA基因可用于部分相近种的分类鉴定。     

罗伊氏乳杆菌肠道分离株的遗传多样性研究

动物体内定殖着丰富且多样的细菌,其对宿主的健康发挥着举足轻重的作用。罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)是存在于动物肠道中的益生菌,是研究肠道菌群与宿主进化关系的模式菌种。【目的】以下载自NCBI的分离自猪、家禽类、人类、啮齿类动物的116株L.reuteri和分离自内蒙古锡林郭勒牛、羊和马肠道中的16株L. reuteri为研究对象,解析L. reuteri不同分离株的遗传多样性和宿主特异性,为L. reuteri的开发利用提供理论依据。【方法】利用MLST技术,以ddl、pkt、leu S、gyr B、dlt A、rpo A、rec A共7个看家基因为研究靶点,对L.reuteri分离株遗传多样性进行研究,推演分离株与宿主生境的进化关系。【结果】132株L. reuteri共划分为63个序列型,6个克隆复合体。等位基因序列重组分析发现,在L.reuteri的进化中发生了个别的重组事件,eBURST、MSTree分析表明不同分离源的L. reuteri分离株经历了不同的进化过程,系统发育分析表明132株L. reuteri来自5个Clusters且与分离源表现出较强的相关性。【结论】本研究利用MLST技术完成了132株L. reuteri肠道分离株的遗传多样性分析,利用MSTree、系统发育等群体结构分析,发现不同分离源菌株有着高度的宿主特异性,表明L. reuteri为适应不同生存环境经历了不同的进化过程。     

柠檬明串珠菌及相近种部分持家基因的系统发育分析

[目的]利用16S rRNA、dnaA、murC和pyrG基因分子标记研究Leuconostoc citreum(Leu.citreum)及相近种间的种系发育关系,并比较这些基因序列对Leu.citreum及相近种的区分能力.[方法]以分离自酸面团中的7株Leu.citreum为研究对象,以dnaA、murC和pyrG基因片段为标记,通过PCR扩增、测序,结合已公布的近缘种及亚种相应序列,计算遗传距离,构建系统发育树,并与16S rRNA基因进行比较.[结果]研究发现Leu.citreum及相近种间的dnaA、murC和pyrG基因构建的系统发育树拓扑结构与16S rRNA基因基本一致,区别在于相似性的不同,其分别为75.5％-97.2％、50.2％-99.7％、65.0％-99.8％和98.5％-100％.[结论]在Leu.citreum及相近种间的种系发育关系中,dnaA、murC和pyrG基因与16S rRNA基因系统进化关系都具有很好的一致性,但这三个持家基因的遗传距离显著高于16S rRNA基因.因此,采用dnaA、murC和pyrG基因可以用于Leu.citreum及相近种的分类鉴定.     

干酪乳杆菌的近缘种及亚种部分看家基因的系统发育分析

【背景】16S rRNA基因序列分析已广泛应用于细菌的分类鉴定,但是存在一定局限性,而使用看家基因作为分子标记在近缘种及亚种间的系统发育分析中具有其独特的优势。【目的】研究16S rRNA、uvr C (核酸外切酶ABC,C亚基)和mur E (UDP-N-乙酰胞壁酰三肽合酶)基因序列对干酪乳杆菌的近缘种及亚种的区分能力。【方法】采用分离自传统发酵乳中的6株干酪乳杆菌为研究对象,选取uvr C和mur E基因片段,通过PCR扩增、测序,结合已公布的干酪乳杆菌的近缘种或亚种的相应序列计算遗传距离、构建系统发育树,并与16S rRNA基因序列分析技术进行比较。【结果】研究发现Lactobacilluscasei及相近种间的uvr C、mur E和联合基因(uvr C-mur E)构建的系统发育树拓扑结构与16S rRNA基因结果基本一致,区别在于相似性的不同,其分别为79.00%-99.16%、89.08%-99.20%、76.56%-99.69%和99.58%-100%。基于16S rRNA基因不能区分干酪乳杆菌的近缘种及亚种,而看家基因uvr C和mur E基因序列能够很好地区分干酪乳杆菌的近缘种及亚种,并且将uvr C和mur E基因串联使用后,试验菌株与参考菌株的分类关系更加清晰。【结论】联合基因(uvr C-mur E)可作为16SrRNA基因的辅助工具用于干酪乳杆菌的近缘种及亚种的快速准确鉴定。