多药耐药病原菌包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)、耐青 霉素肺炎链球菌(penicillin-resistant Streptococcus pneumoniae,PRSP)、耐多药结核分枝杆菌(multiple drugs resistant tuberculosis,MDR-TB)等革兰氏阳性菌和耐碳青霉烯类鲍 曼不动杆菌(carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii, CRAB)、超广谱β-内酰胺酶(extended spectrum β-lactamases,ESBL)肠杆菌等革兰氏阴性菌,其介导的感染性疾病是当今世界需要亟待解决的健康安全问题。
土样:32份试验土样采集于贵州遵义凤凰山公园(10份)、 赤水丹霞山(12份)、大板水国家森林公园(10份)周边人员 活动较少地区、海拔500~1 000 m左右的除地表腐殖质 10~20 cm的土层,分装于无菌样品采集袋中常温保存运输。
耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)31:由本实验室保藏。
改良高氏1号培养基:可溶性淀粉20 g,NaCl 0.5 g,KNO3 1 g,K2HPO4 ·3H2O 0.5 g,MgSO4 ·7H2O 0.5 g,FeSO4 ·7H2O 0.01 g,玉米汁50 mL,土壤浸出物50 mL,土壤样品细粉 10 g,复合维生素浸提物10 mL,琼脂18 g,蒸馏水1 L,pH 7.2,115 ℃高压灭菌30 min。其中玉米汁的制备:称取新鲜 的玉米100 g,加入1 L蒸馏水,用豆浆机搅拌均匀后,滤掉 废渣,补加蒸馏水至2 L,经微孔滤膜过滤除菌后于4 ℃冰 箱保存备用;复合维生素浸提物的制备:取21金维他多维 元素片20片(0.825 g/片)研磨成粉,入15 mL无水乙醇和35 mL无菌水振荡悬浮,8 000 r/min离心10 min,上清用微 孔滤膜过滤除菌后于4 ℃冰箱保存备用。 土壤浸汁腐殖酸培养基:牛肉膏3 g,蛋白胨10 g, 微量元素预混液(ZnSO4 ·7H2O 2 g/L,FeSO4 ·7H2O 2 g/L, MnCl·2 4H2O 2 g/L,CuSO·4 5H2O 2 g/L,Na2B4O·7 10H2O 2 g/L, (NH4 )6Mo7O2·4 4H2O 2 g/L)0.5 mL,腐殖酸2.0 g,琼脂18 g, 土壤浸出物1 L,pH 7.2,121 ℃高压灭菌30 min。 国际链霉菌计划(international Streptomyces project, ISP)2培养基:葡萄糖4 g,CaCO3 2 g,麦芽抽提物10 g,酵 母抽提物4 g,琼脂15 g,蒸馏水定容至1 L,115 ℃高压灭菌 30 min。 改良的葡萄糖酵母麦芽(glucose yeast malt,GYM)链 霉素培养基:葡萄糖4 g,CaCO3 2 g,麦芽抽提物10 g,酵 母抽提物4 g,微量元素预混液0.5 mL,腐殖酸浸出液10 mL, 琼脂18 g,蒸馏水定容至1 L,115 ℃高压灭菌30 min。 GYM液体培养基:葡萄糖4 g,酵母提取物4 g,麦芽提 取物10 g,蒸馏水定容至1 L,115 ℃高压灭菌30 min。 LB液体培养基:胰蛋白胨10 g,酵母提取物5 g,NaCl 10 g,蒸馏水定容至1 L,121 ℃高压灭菌30 min。LB固体培 养基:在LB液体培养基中加入琼脂20 g。
抗生素、抗菌药物储存液(重铬酸钾50 mg/L,制霉菌 素20 mg/L,萘啶酮酸20 mg/L,放线菌酮50 mg/L):德国 Sigma公司;酚、氯仿等脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid, DNA)提取试剂:北京索莱宝科技有限公司;乙酸乙酯、甲 醇(均为分析纯):成都科龙化工试剂厂;Ex Taq酶(5 U/μL)、 脱氧核糖核苷三磷酸(deoxy-ribonucleoside triphosphate, dNTP)Mixture、Taq Buffer等分子生物学试剂及酶类:宝 生物工程(大连)有限公司。
BSP-400培养箱:上海九州网址医疗生物仪器股份有限公 司;E002092超级洁净工作台:苏州市金净净化设备科技有限公司;Direct-Q5UV超纯水机:美国密理博公司;MLS3781L-PC自动蒸汽灭菌器:日本松下公司;T100快速梯度 PCR仪:美国伯乐公司;Gel Doc XR+凝胶成像系统:美国 伯乐公司;DYCP-33A电泳仪:北京六一生物科技有限公司。
土壤样品预处理:每份样品分别称2 g于无菌研钵中, 加入0.2 g CaCO3,用无菌杵研磨成细粉,装入50 mL无菌离 心管中,28 ℃风干2周后,加入30 mL无菌水,置于28 ℃摇床 上150 r/min振荡1 h使土壤充分悬浮,55 ℃处理20 min,促 使放线菌孢子萌发。 菌株的分离纯化:采用梯度稀释法将土壤预混液分别 稀释成10-2 、10-3 和10-4 3个浓度梯度,振荡混匀,分别吸取不 同浓度梯度的土样悬浊液200 μL均匀涂布于4种放线菌分离培养基(改良高氏1号培养基、土壤浸汁腐殖酸培养基、 ISP2培养基、改良的GYM链霉素培养基)上,28 ℃静置培 养,随时观察培养基上的菌落生长状态,挑取目的菌株进 行分离纯化并保藏。
从采集的32份土样中共分离到169株放线菌菌株,其中赤水丹霞山土样65株(以CS命名菌株)、凤凰山公园土样 45株(以FHS命名菌株)、大板水国家森林公园土样59株 (以DBS命名菌株)。采用琼脂扩散法对分离菌株的抗MRSA 活性进行测定。不同分离菌株具有不同程度的抗MRSA 活性,且分离的169株菌株中有68株具有抗MRSA活性,占 总分离菌株的40.24%。因此,以68株活性抗MRSA菌株进 行后续的基因组勘探。同时Blast比对中,菌株DBS8-4、DBS8-13、CSGY1-11、 CSHG2-5、CSDG1-2、CSDG5-5、CSGY1-3、CSGY5-3、CSGY 1-9、FHS4-7与NCBI的GenBank数据库中已有菌株的16S rRNA 序列相似性<98%,说明本地区土壤放线菌中可能蕴藏潜 在的较新颖菌株,具有开发的潜力。CHRISTIANSEN G等指出卤化酶基因、聚酮合酶基 因、非核糖体肽基因等可以作为指示基因对微生物产次级 代谢产物的潜力进行快速评估。利用微生物的基因组信息 预测其合成特定天然产物的潜能,进而进行新化合物分离 纯化和结构鉴定的基因组挖掘技术。
本研究从32份土样中共分离纯化到169株放线菌,其 中68株菌株具有抗MRSA活性,占总分离菌株的40.24%。通 过16S rRNA序列分析可知,68株活性菌株主要为链霉菌 属(Streptomycessp.),其中菌株DBS8-4、DBS8-13、CSGY1-11、 CSHG2-5、CSDG1-2、CSDG5-5、CSGY1-3、CSGY5-3、CSGY 1-9、FHS4-7 与 NCBI 的 Genbank 数 据 库 中 已 有 菌 株 的 16S rRNA序列相似性<98%,说明本地区土壤放线菌中可 能蕴藏潜在的较新颖菌株,具有开发的潜力。 通过对68株活性菌株的次级代谢产物基因的勘探可 知,Hal阳性菌株占17.65%,PKS I阳性菌株占36.47%,PKS II 阳性菌株占61.77%,NRPS阳性菌株占32.35%,其中菌株 DBS9-1、DBS12-6、DBS8-13、DBS22-6、CSDG1-2、FHS5-10、 FHS10-22中同时含有NRPS或Hal、PKSI、PKSII三种基因, 本实验可为后续通过激活特定合成的基因组定向挖掘该 类化合物等研究提供参考。
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