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解淀粉欧文氏菌噬菌体Kuerle的分离、基因组测定及其裂解功能分析

2024-01-16分类号:S436.6

【作者】陈妞   余成敏   崔百明   任彩霞   杨丽颖   董钰   刘琳   郑银英
【部门】石河子大学生命科学学院  
【摘要】【背景】解淀粉欧文氏菌(Erwinia amylovora)是仁果类果树火疫病的病原体,对全球苹果和梨的生产构成严重威胁。随着抗生素耐药菌株的出现,火疫病的防治面临巨大的挑战。【目的】分离一种新的裂解解淀粉欧文氏菌的噬菌体,并分析该噬菌体裂解相关基因的功能,为火疫病的防治提供新的选择。【方法】以解淀粉欧文氏菌Ea102为宿主菌,采用双层平板法从流行火疫病的果园土壤中分离噬菌体。通过噬菌斑和透射电镜观察其形态。用PacBio测序技术测定噬菌体基因组,SPAdes组装序列,RAST注释基因组。通过大肠杆菌原核表达系统分析噬菌体Kuerle的裂解机制。【结果】分离纯化出一株裂解解淀粉欧文氏菌的噬菌体,命名为Kuerle。Kuerle由二十面体衣壳的头部和短尾组成,潜伏期约为50 min,裂解量约为240 pfu/cell。噬菌体基因组全长75 599 bp,GC含量48.0%,末端有393 bp的重复序列,未发现与溶原调控相关的基因。共预测到85个开放阅读框(open reading frame,ORF),其中33个已知功能蛋白中包含一个由3 550 aa组成的巨大病毒颗粒相关的RNA聚合酶(virion-associated RNA polymerase,vRNAP),该vRNAP是Schitoviridae科噬菌体的主要特征之一。病毒粒子和基因结构表明噬菌体Kuerle属于有尾噬菌体类的Schitoviridae科病毒。聚集在DNA晚期表达区的3个裂解相关基因holin、endolysin和spanin组成了“裂解盒”。在大肠杆菌中Kuerle-holin的表达会抑制细胞的生长,而Kuerle-endolysin的表达可裂解细胞。二者共表达时Kuerle-holin会加速Kuerle-endolysin引起的细胞裂解。用叠氮化钠抑制细菌的一般分泌系统(Sec)或Kuerle-endolysin N端信号序列的缺失均会导致endolysin裂解功能丧失。上述结果表明噬菌体Kuerle具有pinholin-SAR endolysin裂解系统。Kuerle-holin(pinholin)使细胞质膜去极化以激活分泌的Kuerle-endolysin(SAR endolysin)降解肽聚糖层。【结论】Kuerle是一株烈性噬菌体并且Kuerle-endolysin抑菌效果显著,为后续火疫病生防试剂的制备提供了理论依据和研究材料。
【关键词】解淀粉欧文氏菌  噬菌体分离  基因组分析  裂解系统  holin  endolysin
【基金】兵团科技攻关计划(2023AB004-03)
【所属期刊栏目】中国农业科学
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