人肠道鼠李糖乳杆菌的比较基因组与部分生理生化特性研究

论文摘要

鼠李糖乳杆菌是一种常见的商业化益生菌,目前关于其生理特性及功能的研究相对成熟。随着基因组测序的发展,鼠李糖乳杆菌基因组信息日益完善,NCBI数据库现已公开162株鼠李糖乳杆菌的基因组信息。目前基于基因组与生理生化特性的关联性研究,分析了鼠李糖乳杆菌的粘附作用,碳水化合物利用以及抗生素耐受性等,然而现有研究局限于国外菌株,缺乏中国鼠李糖乳杆菌的相关数据。本论文以筛选自中国人群的鼠李糖乳杆菌为研究对象,研究菌株的基因组特征与生理生化特性,为适合中国人群的鼠李糖乳杆菌的选育和开发提供理论依据。主要研究结果如下:（1）通过比较基因组学方法,研究了筛选自中国不同地区人群的70株鼠李糖乳杆菌菌株的基因组信息,结果显示,鼠李糖乳杆菌预测基因组大小2.77 Mb3.10 Mb,ORFs数量26763024个,tRNA基因为3061个,GC含量46.60%47.49%。其泛基因组大小为8395个,目前暂处于开放状态,与国外鼠李糖乳杆菌研究结果相似。基于同源基因和ANI值构建的进化树均表明菌株聚类与宿主地区、年龄和民族无显著关系。此外,19株菌株含有spaCBA基因,2株含有spaBA基因。（2）基于基因组与生理生化特性的关联,分析了鼠李糖乳杆菌碳水化合物利用能力。结果显示,70株鼠李糖乳杆菌与国外菌株LGG的基因组中含有α-海藻糖苷酶,岩藻糖苷酶等27个GH家族基因,其分布体现种内菌株的个体差异。碳水化合物利用实验显示70株鼠李糖乳杆菌均可以利用葡萄糖、D-核糖、半乳糖、D-海藻糖、L-岩藻糖、蔗糖和D-甘露醇,大部分菌株可以利用D-纤维二糖、D-山梨醇、乳糖、麦芽糖,少部分菌株可利用低聚木糖、L-阿拉伯糖、棉子糖、低聚果糖和木糖。结合基因组分析结果显示,菌株的碳水化合物利用与GH家族基因、PTS系统及基因簇有关。（3）通过基因组与生理生化特性的结合分析,研究了鼠李糖乳杆菌抗生素耐受性。结果显示,70株鼠李糖乳杆菌与LGG的基因组中预测含有万古霉素、四环素、氟喹诺酮类抗生素等相关抗性基因、转运蛋白以及外排泵的种类介于5560种,基因组中抗性基因个数范围为113137个。抗生素耐受实验结果显示,70株菌株对万古霉素完全耐受,而对链霉素完全敏感。结合基因组分析结果显示,菌株的耐药性与抗生素耐药基因、外排泵和相应的蛋白有关。（4）通过体外模拟胃液和肠液,研究了70株鼠李糖乳杆菌的耐受性。结果显示,70株所测菌株在模拟胃液中存活率大于31.50%,8株耐受肠液能力低于0.01%。中国人肠道鼠李糖乳杆菌的耐受能力不如LGG。结合菌株基因组分析结果显示,菌株的耐酸能力与dapA、clpP等基因以及氨基酸代谢酶有关,耐胆盐能力与牛磺酸ABC转运蛋白和胆盐运输系统有关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略符号对照表
• 1 绪论
•   1.1 鼠李糖乳杆菌简介
•   1.2 鼠李糖乳杆菌基因组研究
•     1.2.1 基因组特征
•     1.2.2 遗传多样性
•     1.2.3 碳水化合物利用相关基因
•     1.2.4 抗生素耐受基因
•     1.2.5 环境胁迫耐受相关基因
•     1.2.6 粘附相关基因
•   1.3 鼠李糖乳杆菌生理生化特性
•     1.3.1 碳水化合物利用能力
•     1.3.2 抗生素耐药性
•     1.3.3 模拟胃肠液的耐受特性
•     1.3.4 粘附能力
•   1.4 鼠李糖乳杆菌基因组与生理生化特性关联分析
•     1.4.1 鼠李糖乳杆菌碳水化合物利用能力
•     1.4.2 鼠李糖乳杆菌抗生素耐药性
•     1.4.3 鼠李糖乳杆菌耐酸耐胆盐特性
•     1.4.4 鼠李糖乳杆菌粘附特性
•   1.5 立题背景与意义
•   1.6 研究内容
• 2 材料与方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 样品来源
•     2.1.2 主要试剂
•     2.1.3 培养基的制备
•     2.1.4 溶液配制
•     2.1.5 主要仪器和设备
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 鼠李糖乳杆菌的分离鉴定
•     2.2.2 菌体制备、基因组装及基因组预测与注释
•     2.2.3 泛基因组、核心基因组分析
•     2.2.4 同源分析、聚类分析及共线性分析
•     2.2.5 平均核苷酸一致性分析
•     2.2.6 SpaCBA菌毛编码基因分析
•     2.2.7 糖代谢基因分析
•     2.2.8 抗性基因分析
•     2.2.9 碳水化合物利用能力测定
•     2.2.10 抗生素耐受能力测定
•     2.2.11 耐受模拟胃液和肠液能力测定
•   2.3 数据处理
• 3 结果与讨论
•   3.1 鼠李糖乳杆菌的分离与基因组分析
•     3.1.1 鼠李糖乳杆菌的分离与鉴定
•     3.1.2 鼠李糖乳杆菌的基因组一般特征
•     3.1.3 鼠李糖乳杆菌的泛基因组与核心基因组
•     3.1.4 鼠李糖乳杆菌的系统发育树构建与共线性
•     3.1.5 鼠李糖乳杆菌的平均核苷酸一致性
•     3.1.6 鼠李糖乳杆菌的spaCBA菌毛编码基因
•   3.2 鼠李糖乳杆菌对碳水化合物利用基因与特性的关联
•     3.2.1 鼠李糖乳杆菌与碳水化合物利用相关基因预测
•     3.2.2 鼠李糖乳杆菌碳水化合物利用能力
•     3.2.3 鼠李糖乳杆菌碳水化合物利用的基因与特性关联分析
•   3.3 鼠李糖乳杆菌对抗生素耐受基因与特性的关联
•     3.3.1 鼠李糖乳杆菌的抗生素耐受相关基因预测
•     3.3.2 鼠李糖乳杆菌对抗生素的敏感性分析比较
•     3.3.3 鼠李糖乳杆菌抗生素耐受性基因与特性关联分析
•   3.4 鼠李糖乳杆菌对模拟胃肠液耐受基因与特性的关联
•     3.4.1 鼠李糖乳杆菌模拟胃液耐受性基因与特性关联分析
•     3.4.2 鼠李糖乳杆菌模拟肠液耐受性基因与特性关联分析
• 主要结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录2: 70株鼠李糖乳杆菌的宿主来源信息补充
• 附录3: 鼠李糖乳杆菌对14种抗生素的最低抑制浓度值及耐受性结果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄丹

导师: 陈卫

关键词: 鼠李糖乳杆菌,比较基因组,碳水化合物利用,抗生素耐受,耐酸耐胆盐

来源: 江南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业

单位: 江南大学

分类号: TS201.3

总页数: 65

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