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细菌群体感应抑制剂对生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着的作用研究认领

作者：

朱昕

学位授予单位：

上海海洋大学

摘要：

厚壳贻贝（Mytilus coruscus）具有重要的经济价值,同时作为污损生物也会造成经济损失。细菌群体感应是细菌之间的一种化学通讯方式,细菌能合成和释放不同自诱导分子,伴随细菌种群密度的升高,自诱导分子的浓度增加,当达到一定的阈值浓度,细菌能感应自诱导分子浓度并调控整个细菌菌群的行为,如生物被膜的形成等。生物被膜能影响许多海洋无脊椎动物的附着。细菌群体感应抑制剂能干扰生物被膜的形成,从而间接影响海洋无脊椎动物的附着。本课题的研究对象为厚壳贻贝,研究细菌群体感应抑制剂对生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着的影响,通过转录组测序等分子技术对2（5H）-呋喃酮抑制Pseudoalteromonas marina ECSMB14103细菌生物被膜形成的分子机理进行初步探究。主要结果如下: 1.细菌群体感应抑制剂对海洋自然生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着的影响为研究细菌群体感应抑制剂对海洋自然生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着的影响,实验在海洋自然生物被膜形成过程中加入不同浓度的细菌群体感应抑制剂2（5H）-呋喃酮,研究2（5H）-呋喃酮对生物被膜细菌密度和膜厚的影响,并分析经2（5H）-呋喃酮处理后的生物被膜对厚壳贻贝稚贝附着诱导活性的影响。研究结果表明,在生物被膜形成过程中加入浓度为10-3M的2（5H）-呋喃酮处理组相比于对照组其细菌密度出现显著升高（P<0.05）,其他浓度的2（5H）-呋喃酮对细菌密度并无显著影响（P>0.05）。在生物被膜形成过程中加入不同浓度的2（5H）-呋喃酮对生物被膜膜厚无显著影响（P>0.05）。此外,本研究发现在生物被膜形成过程中或在稚贝附着过程中加入2（5H）-呋喃酮均能显著抑制稚贝附着（P<0.05）,表明2（5H）-呋喃酮对厚壳贻贝稚贝附着具有直接或间接的影响,且在生物被膜形成过程中加入浓度为10-4M的2（5H）-呋喃酮对稚贝附着的抑制效果最好。 2.细菌群体感应抑制剂对P.marina ECSMB14103细菌生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着的影响研究以具有高诱导活性P.marina ECSMB14103为对象,实验室已经获得此株菌的全基因组,为开展细菌生物被膜转录组测序等分子实验奠定良好的基础。本实验利用细菌群体感应抑制剂2（5H）-呋喃酮、反式-肉桂醛、香芹酚和三氯生研究其对细菌生物被膜形成及厚壳贻贝稚贝附着诱导活性的影响。本研究还进一步对细菌生物被膜的诱导活性具有最佳抑制效果的10-4M的2（5H）-呋喃酮处理组进行了原核转录组测序,初步探讨2（5H）-呋喃酮抑制P.marina ECSMB14103细菌生物被膜形成的分子机理。研究结果表明,反式-肉桂醛、香芹酚和三氯生均可显著降低生物被膜细菌密度（P<0.05）,且对细菌密度抑制效果最好的浓度分别为10-3M、10-4M和10-5M,浓度为10-4 M的2（5H）-呋喃酮对生物被膜细菌密度有显著抑制效果（P<0.05）。四种细菌群体感应抑制剂对细菌生物被膜膜厚没有显著抑制效果（P>0.05）。四种细菌群体感应抑制剂对生物被膜胞外产物β-多糖有显著抑制效果（P<0.05）,并能显著增加胞外蛋白的含量（P<0.05）。2（5H）-呋喃酮能显著促进细菌运动能力（P<0.05）,反式-肉桂醛和三氯生对细菌运动能力没有显著影响（P>0.05）,此外,浓度为10-3M和10-4M的香芹酚能显著抑制细菌的运动能力（P<0.05）。在细菌生物被膜形成过程中或在稚贝附着过程中加入反式-肉桂醛、香芹酚和三氯生均能显著抑制厚壳贻贝稚贝的附着（P<0.05）,且对稚贝附着抑制效果最好的浓度分别为10-3M、10-4M和10-5M,此外,在生物被膜形成过程中加入浓度为10-3M和10-4M的2（5H）-呋喃酮能显著抑制稚贝的附着（P<0.05）。在原核转录组测序实验中,分析发现共有61个差异表达基因,其中大多数差异基因编码的蛋白质都参与了细菌的新陈代谢和细菌运动过程,如天冬氨酸激酶基因（RF53＿RS12450）和鞭毛装配蛋白基因（RF53＿RS02940）在2（5H）-呋喃酮作用下受到显著影响（P<0.05）,它们分别参与了细菌细胞壁的生成和细菌的运动,此外,细菌的碳青霉烯生物合成通路在2（5H）-呋喃酮作用下也受到显著影响（P<0.05）。综上所述,细菌群体感应抑制剂能通过影响细菌生物被膜胞外产物组分和细菌代谢过程直接影响生物被膜形成过程,从而间接影响厚壳贻贝稚贝的附着。

摘要译文

关键词：

厚壳贻贝; 生物被膜; 细菌群体感应抑制剂; 稚贝附着; Pseudoalteromonas marina ECSMB14103

学位年度：

2021

学位类型：

硕士

学科专业：

生物学

导师：

李一峰

中图分类号：

S917.4[水产动物学]

学科分类号：

090402[昆虫学];0908[水产]

D O I：

10.27314/d.cnki.gsscu.2021.000851