植物乳杆菌编码复制起始蛋白天然质粒的系统进化分析

【目的】探究复制起始蛋白(Replication initiation protein,Rep)是否可以作为天然质粒系统进化关系研究的分子标记。【方法】以植物乳杆菌天然质粒编码的Rep为研究对象,通过构建Rep系统进化树详细分析和讨论这些质粒的系统进化关系。【结果】植物乳杆菌45个编码Rep天然质粒可以划分为5个进化关系紧密的家族和1个独立进化质粒p G6302,家族1-4质粒可以进一步划分为10个进化关系更近的亚家族类群,因此这些质粒可能起源于6个祖先质粒。【结论】Rep氨基酸序列显示了适度的保守性和变异性,是植物乳杆菌编码Rep质粒进化研究理想的分子标记,为植物乳杆菌天然质粒系统进化研究提供了一种简单、有效的分析方法和标准,并为植物乳杆菌或其他乳酸菌天然质粒系统进化研究提供了分子水平的佐证和依据。     

植物乳杆菌KLDS1.0728质粒p141的分子分析

对分离自植物乳杆菌KLDS1.0728的质粒p141进行了全序列测定,结果显示,该质粒全长为3597bp,平均G+Cmol%值为38%,并利用DNAMAN6.0软件得到该质粒限制性内切酶图谱。经NCBI网站ORFFinder软件分析确定其编码序列即ORF为15个,通过与公共数据库比对,发现可以识别功能的ORF有2个,其中包括质粒复制所必需的rep基因,p141的rep基因与已知序列的植物乳杆菌WCFS1内源质粒pWCFS101以及植物乳杆菌内源质粒pM4的复制蛋白基因相似性高达91%。根据rep基因的相似性比较,判断p141的复制模式归属于RCR模式的GroupIII组,即pC194家族。另外,还发现质粒p141中存在mob基因,表明该质粒具有水平转移能力。但没有发现Tn4430转座子以及转座酶基因topl和topA,所以可以判断该质粒的基因比较稳定。此外,还发现该质粒序列中存在一定的与质粒复制和转移调控以及蛋白质表达等有关的重复序列,其对调控质粒的拷贝数有一定意义。     

双歧杆菌属天然质粒系统分类

【背景】以往双歧杆菌质粒分类学研究较少,双歧杆菌属质粒系统分类方法缺失。【目的】建立双歧杆菌属天然质粒系统分类和鉴定方法,促进质粒在双歧杆菌生物学研究中的理解和应用。【方法】利用质粒复制起始蛋白进化树和基因组共线性分析方法,对目前所有已测序的双歧杆菌属天然质粒进行系统分类研究。【结果】双歧杆菌所有已知天然质粒可以划分为6个不同类型的质粒家族和3个独特的复合质粒,家族Ⅲ和家族Ⅵ质粒可进一步划分为不同的亚型类群。家族Ⅲ质粒是双歧杆菌属天然质粒的主要类型和优势家族。家族Ⅵ质粒成员亚型分类最丰富。在质粒家族水平,2种方法的分类结果完全一致。【结论】本文揭示了所有分析质粒之间的系统分类关系,建立了双歧杆菌属天然质粒系统的分类标准、方法和体系,可为今后双歧杆菌天然质粒分类和鉴定提供重要的理论参考和分类依据。     

一个植物乳杆菌新质粒的序列分析与归类

[目的]分离鉴定植物乳杆菌PC518的质粒并分析滚环复制p C194家族复制起点特征。[方法]从植物乳杆菌PC518中提取质粒,HindⅢ单酶切后克隆测序,然后用反向PCR方法验证质粒序列的完整性。使用DNAMAN V6. 0软件和MEGA X软件对43个p C194家族质粒的复制起点序列和复制蛋白进行比对分析。[结果]分离得到一个3 325 bp的新质粒p LP325。43个p C194家族质粒复制起点中:24个在nick上、下游均有反向重复序列,12个只在nick上游有反向重复序列,4个只在下游有反向重复序列。复制蛋白的聚类与复制起点中反向重复序列的位置是对应的。[结论]p LP325的复制方式推定为滚环复制,属于p C194家族。p C194家族复制起点的bind以反向重复序列为特征,位于nick上游或下游。     

不同来源植物乳杆菌基因组结构和功能差异的比较研究

[目的] 本试验研究不同来源植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）基因特点以及在不同环境下其基因多样性,探究2株L.plantarum A8和P9在肠道生境及植物表面适应性的异同,为优良菌株的开发提供理论基础。[方法] 本研究对从动物肠道和植物表面分离获得的L.plantarum A8和L.plantarum P9的基因组进行分析,利用第二代测序技术（NextGeneration Sequencing,NGS）,基于Illumina NovaSeq测序平台,同时利用第三代单分子测序技术,基于PacBio Sequel测序平台,对L.plantarum A8和L.plantarum P9进行测序。采用Carbohydrate-active enzymes（CAZy）、Koyto encyclopedia of genes and genomes（KEGG）和Clusters of orthologous genes（COG）数据库对基因组进行功能注释;采用CGView软件绘制菌株的基因组环形图谱。应用比较基因组学与已经公开发表的其他L.plantarum基因组进行比较分析。[结果] 由研究可知L.plantarum A8和L.plantarum P9基因组大小存在差异,通过构建系统发育树发现2株菌与其他来源的L.plantarum分在同一分支,并且L.plantarum P9与母乳来源的L.plantarum WLPL04菌株距离最近,而L.plantarum A8与L.paraplantarum DSM10667距离最近。通过基因家族分析可知,2株菌共有基因为2643个,其中包括一些抗应激蛋白如热休克蛋白、冷休克蛋白。L.plantarum A8和P9独特基因分别为321和336个,L.plantarum A8中独特基因主要参与DNA复制、ABC转运系统（ABC transfer system）、PTS系统（phosphotransferase system）、磺酸盐转运系统、氨基酸生物合成等代谢通路;L.plantarum P9的独特基因以参与碳水化合物的运输和代谢基因居多,例如rpiA基因、lacZ基因、FruA基因等。[结论] 通过比较基因组学方法解析L.plantarum的基因组信息,发现动物肠道来源的L.plantarum具有较好的氨基酸转运能力,植物表面附着的L.plantarum菌株具有较好碳水化合物利用能力,从而为益生菌的开发与利用提供理论依据。     

对乳杆菌DM8909菌株质粒的检测

德氏乳杆菌乳酸变种（ＬａｃｔｏｂａｃｉｌｕｓｄｅｂｒｕｅｃｋｉＳｕｐｓｐ．ｌａｃｔｉｓ）是阴道正常菌群成员之一,探讨该菌株是否存在质粒对于研究乳杆菌耐药性具有一定意义。现将ＤＭ８９０９质粒检测情况报告如下。１材料与方法１１菌株与培养基菌株德氏乳杆...     

不同分离源植物乳杆菌的群体基因组分析

【背景】植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)广泛存在于植物、乳制品、肉制品、哺乳动物和昆虫的肠道等多种生态环境中。【目的】探究不同分离源L. plantarum基因组与其所在环境是否存在潜在的联系。【方法】利用比较基因组学对126株分离自植物、乳制品、肉制品、果蝇及哺乳动物肠道和口腔等部位的L. plantarum菌株基因组进行系统发育分析和功能基因组分析,解析不同分离源菌株间的亲缘关系和进化历程。【结果】果蝇分离株的基因组大小显著高于植物、哺乳动物肠道、肉制品和乳制品分离株(P0.05),植物和哺乳动物肠道、口腔等部位与肉制品分离株的基因组大小和编码基因数量无显著差异(P0.05)。基于单拷贝基因串联和核心基因系统发育树分析均发现,果蝇分离株和乳制品分离株分别集中聚集分布在某一分支中,其余分离源均匀分布在各个分支中。附属基因分析结果与系统发育树分析结果一致。功能基因注释结果发现,果蝇分离株的环境特异性基因参与低聚果糖和几丁质代谢,乳制品分离株的环境特异性基因参与mazEF毒素-抗毒素系统和CRISPR系统。【结论】植物乳杆菌分离株为适应较为独特的果蝇和乳制品生境而发生了适应性进化。本研究为植物乳杆菌适应性进化提供了新见解,同时为解析菌株的进化历程提供了理论基础。     

植物乳杆菌PC518质粒pLP224的发现以及pMV158家族质粒的保守性和多样性分析

【背景】植物乳杆菌含有丰富的天然质粒,分析这些质粒的序列特征有利于分析质粒所携带的遗传信息。【目的】分析从植物乳杆菌PC518分离的新质粒pLP224,聚类分析其所属家族质粒的保守性与多样性。【方法】提取植物乳杆菌PC518的质粒,酶切后构建质粒DNA文库,测序和BLAST鉴定文库中的新序列;通过反向PCR完成质粒全序列测定,注释新质粒;使用进化树软件MEGA X构建质粒的Rep蛋白进化树,并分析结合序列的变化。【结果】从植物乳杆菌PC518分离出一个质粒pLP224,大小为1766bp,其中(G+C)mol%含量为41.39%,与已知质粒的最大序列相似性为86.85%。推定其复制方式为滚环复制,属于pMV158家族成员。17个pMV158家族质粒的Rep蛋白分析表明:pMV158家族质粒的Rep蛋白进化距离越近,其dso位点的结合序列相似性越高,进化距离越远则其序列相似性越低。【结论】pLP224是pMV158家族的新成员。pMV158家族质粒在dso位点的切开序列上保守,在结合序列上多样。其Rep蛋白随结合序列变化而不同。这种差异有利于pMV158家族不同成员在同一宿主的共存,是家...     

短乳杆菌与植物乳杆菌的发酵特性

【背景】目前对于酸菜发酵的研究主要关注点是植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum),有关短乳杆菌(Lactobacillus brevis)在酸菜方面的研究报道很少。【目的】为了挖掘短乳杆菌的发酵性能并开发酸菜发酵剂,将2株短乳杆菌分别与1株植物乳杆菌进行组合并发酵酸菜,分析短乳杆菌对酸菜发酵品质的影响。【方法】分别测定短乳杆菌与植物乳杆菌的单菌株生长产酸性能、耐酸性及亚硝酸盐降解力,并将两菌种组合后发酵酸菜,分析1-7d内酸度、乳酸菌活菌数、亚硝酸盐含量及酸菜质构特性的变化趋势。【结果】相较于短乳杆菌Lb-9-2,短乳杆菌Lb-5-3的生长和产酸速率较慢、酸耐受力较弱,但其亚硝酸盐降解力较强。两株短乳杆菌分别与植物乳杆菌Lp-9-1组合后产酸力显著增强,并在3 d时达到最低pH值(约3.10);植物乳杆菌Lp-9-1的添加使酸菜中总体乳酸菌生长延迟,在5 d时达到最高活菌数;组合菌种的样品中亚硝酸盐含量在1-7 d内变化较为平缓,前5天内两个组合之间差异不显著;接种乳酸菌会降低酸菜硬度和弹性,发酵3d时Lb-5-3/Lp-9-1组合的硬度最大,感官评价得分最高。【...     

植物乳酸杆菌对小鼠草酸钙结石的干预效果

【背景】草酸钙结石是一种临床常见且易复发的疾病,由于结石质地坚硬,只能通过外科手术的方法治疗,给患者带了很大的痛苦。已有研究证实,肠道菌群可影响草酸钙结石的形成,降低草酸钙结石的发病率。【目的】探究植物乳杆菌对小鼠草酸钙结石的干预效果。【方法】体外实验：在MRS培养基中加入0.02 mol/L草酸钠,制备菌株筛选培养基（MRS-OX）。接种200μL的3.48×10¹²CFU/L植物乳杆菌悬液至MRS-OX制备含菌培养基（B+MRS-OX）。将等体积MRS-OX和B+MRS-OX于37°C恒温培养2 d,测剩余草酸浓度。体内实验：以10周龄雄性昆明小鼠为实验动物,随机分为对照组、植物乳杆菌组、结石组和植物乳杆菌干预组,每组5只小鼠。通过乙醛酸诱导小鼠建立草酸钙结石模型,并给予200μL的3.48×10¹²CFU/L植物乳杆菌进行干预治疗以观察其预防小鼠草酸钙结石的效果。实验结束后,绘制各组小鼠平均体重变化趋势图并计算小鼠肾脏脏器指数,检测每只小鼠血液学指标和氧化应激指标总超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和丙二...     

灌喂植物乳杆菌和干酪乳杆菌增加仔猪肠道菌群多样性及短链脂肪酸生成

【目的】研究断奶前给仔猪饲喂植物乳杆菌和干酪乳杆菌对断奶前、后肠道菌群组成、数量和短链脂肪酸(SCFA)浓度的影响,分析仔猪生长性能与肠道形态、微生物菌群及SCFAs的相关性,探讨测试菌株缓解仔猪断奶应激的可能机制。【方法】选取15窝7 d龄杜长大仔猪,随机分为3组,分别灌喂2 mL去离子水(对照组)、0.5×10~9 CFU/mL植物乳杆菌(LP组)或干酪乳杆菌(LC组)的菌液,每组以窝为单位5个重复,于21 d(断奶)、24 d和35 d屠宰,采集回肠和结肠食糜,分析菌群组成和数量的变化,测定SCFAs浓度。【结果】测试菌株均能显著提高断奶2周后回肠、结肠菌群多样性(P0.05),促进乳酸杆菌和双歧杆菌增殖;显著促进断奶前回肠和结肠中乙酸、丙酸、丁酸和总SCFA生成,促进断奶后乙酸和总SCFA产生;相关分析显示,测试菌株组仔猪腹泻率下降与SCFAs浓度上升、回肠绒毛高度增加和总菌数量上升显著相关,日增重提高与结肠乙酸和TSCFA浓度增加显著相关。【结论】测试菌株促进乳酸杆菌、双歧杆菌等有益菌增殖,增加肠道菌群多样性,促进肠道SCFAs生成。     

Functional analysis of the plasmid pM4 replicon from Lactobacillus plantarum M4: Determination of the minimal replicon and functionality identification of the putative sso

In order to determine the minimal replicon and the single strand origin (sso) of the plasmid pM4, different fragments of pM4 were amplified by polymerase chain reaction (PCR) and cloned into pBEm, a replication probe vector for Lactobacillus. The deletion analysis results showed that the minimal replicon of pM4 could be determined within a 1280 bp fragment consisting of double strand origin (dso) and rep gene encoding replication protein. Based on plasmid segregation stability assay and its ability to convert single-stranded DNA (ssDNA) to double-stranded DNA (dsDNA) by Southern hybridization, an sso of replication was located at nucleotides −118–92 in the plasmid pM4, about 300 bp upstream of dso. In addition, the host range assay indicated that plasmid pM4 could replicate in L. casei 05–21, L. rhamnosus AS 1.2466^T and L. plantarum 05–19 of all the tested Lactobacillus strains. Analysis of the pM4 replicon will allow its use in constructing a food-grade vector for application in food industry.     

植物乳杆菌培养上清对不同血清型沙门氏菌的抑制效果及作用机理

【目的】探究植物乳杆菌培养上清(Lactobacillus plantarum culture supernatant,LPC)对3种血清型沙门氏菌猪霍乱(Salmonella cholerae,SC)、肠炎(Salmonella enteritidis,SE)和鸡白痢(Salmonella pullorum, SP)的生长和致病性的抑制作用效果及机理。【方法】将2%LPC与3种沙门氏菌分别共培养后,采用比浊法及牛津杯抑菌圈试验检测沙门氏菌生长情况及LPC中的主要抑菌物质,使用实时荧光定量PCR (quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)探究沙门氏菌致病性相关基因表达水平,最后通过结晶紫染色法检测沙门氏菌的生物被膜。【结果】2%LPC能够显著抑制3种沙门氏菌的生长,其作用效果与庆大霉素(gentamicin, GM)相近且对SE的生长抑制效果优于GM,其主要抑菌物质为有机酸;2%LPC对3株沙门氏菌SPI-1编码的主要毒力基因(InvA、InvF、SopE、SopB、SipB、HilA和SipA)、SPI-2毒...     

仿刺参(Apostichopus japonicus)肠道源植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum) HY21的生长及益生特性分析

【目的】在仿刺参(Apostichopus japonicus)健康养殖中为了寻找具有良好耐受性、益生性、安全性的益生菌,本研究从仿刺参肠道内容物中分离获得一株植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum) HY21,对其益生潜能进行评价。【方法】利用摇瓶发酵培养、应用环境因子模拟试验、抗生素药敏测试等方法,分析L. plantarum HY21的生长特性、产酸性能、发酵液的抗氧化性质和对水产致病菌的抑制作用;检测菌体的疏水性、自聚性和共聚性、黏附力和药物敏感性,以及对应用环境因子的耐受性。【结果】L. plantarum HY21摇瓶发酵培养温度30℃、初始pH 8.0,于2-10 h为对数生长期,发酵18 h后pH达到最低3.6;发酵液对溶藻弧菌的抑菌直径达到(13.96±0.30) mm,对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-trinitrophenylhydrazine, DPPH)自由基清除率达到95.45%±1.56%;L. plantarum HY21的疏水率为60.42%±2.78%、自聚率为22.69%±1.36%,与溶藻弧菌共聚率为27.98%±1.45%;对体表和肠道黏液蛋白的黏附量分别达到(1.66±0.01)×10⁶ CFU/mL和(1.23±0.15)×10⁶ CFU/mL;对13种常见的抗菌药物均表现敏感;菌体在模拟胃肠液(pH 3.0, pH 6.8)中孵育3 h存活率均可达99%以上,在10%鱼胆汁溶液中孵育3 h存活率达到68.11%±7.98%,在3%海盐溶液中孵育16 h存活率达到97.58%±7.14%。【结论】L. plantarum HY21具有良好的定殖作用、抑菌作用、抗氧化作用等益生特性,而且在应用环境中具有高存活率和高安全性,可以作为一株新的水产益生菌,为开发水产益生菌制剂提供科学理论依据。     

植物乳杆菌CCFM8724抑制双菌生物膜的成分初探

【背景】植物乳杆菌是一种重要的益生菌,本实验室前期研究表明植物乳杆菌CCFM8724发酵液可抑制变异链球菌和白色念珠菌双菌生物膜,但植物乳杆菌发酵液中起作用的具体物质尚不清楚。【目的】评价植物乳杆菌CCFM8724发酵液抑菌成分的特性,初步探究其物质基础。【方法】探索温度、pH等因素对抑菌物质的影响,采用气相色谱-质谱(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS)联用技术分析植物乳杆菌代谢物的组成,进一步通过有机溶剂萃取、超滤等方法初步分离纯化发酵液中抑制双菌生物膜的成分,并采用液相色谱-质谱(Liquid Chromatography-Mass Spectrometry,LC-MS)联用技术进行鉴定。【结果】通过多元统计分析,发现植物乳杆菌发酵液的主要差异标志物为有机酸(如苯乳酸、乙酸、羟基己酸和甘油酸等),经过初步提取鉴定并进行功能验证,其中有效成分主要为有机酸和环肽类化合物。【结论】植物乳杆菌CCFM8724发酵液主要通过多种有机酸和环肽类的协同作用抑制变异链球菌和白色念珠菌生物膜,该研究为植物乳杆菌发酵液进一步的分离纯化和有效成分的生产...     

人肠源植物乳杆菌PUM1785全基因组测序分析与功能挖掘

植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）PUM1785是从潜在多重耐药患者的新鲜粪便标本中分离得到的1株具有良好生物学活性的乳酸菌,为了进一步研究其生物学特性和功能,对其进行全基因组测序并解析基因组序列信息及功能。利用Illumina HiSeq平台对植物乳杆菌PUM1785进行全基因组测序,利用相关生物信息学软件对原始数据进行组装及其后续的功能注释、次级代谢产物合成基因簇、致病性及分子进化分析。植物乳杆菌PUM1785基因组全长3 128 032 bp,GC含量44.56%;基因组特征显示其具有高碳水化合物代谢能力以及强抑菌和耐受活性,毒力因子主要表现为黏附和抵抗宿主免疫防御系统作用,属无致病性的毒力减弱型菌株。植物乳杆菌PUM1785能够黏附于宿主细胞,产生抗性蛋白和毒力因子,保护自身不受机体免疫防御的清除和破坏,能够在肠道内稳定定殖,适合作为微生态制剂或功能性食品生产菌株。