10648.芽胞桿菌噬菌體功能基因組學(xué)研究

1、By婦anYihuiADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofPhilosophyWuhanInstituteofVirologyMay2014摘要摘要噬菌體(Bacteriophage)是自然生態(tài)系統(tǒng)中多樣性最大、豐度最高的一類生命體，它

2、們可以通過與宿主微生物相互作用，調(diào)節(jié)環(huán)境中微生物的種群數(shù)量、參與地球生物化學(xué)循環(huán)。噬菌體對(duì)人類的生產(chǎn)生活也有著重大的影響，一方面，在微生物工業(yè)發(fā)酵中，噬菌體的污染會(huì)導(dǎo)致工業(yè)的重大減產(chǎn)，甚至導(dǎo)致倒灌和工廠倒閉；另一方面，噬菌體和噬菌體裂解酶可以裂解病原微生物，防治人類和動(dòng)、植物病害。芽胞桿菌(Bacillussp)是自然界中廣泛存在的一類微生物，其特征是在生命活動(dòng)的末期可以產(chǎn)生對(duì)惡劣環(huán)境具有抗性的芽胞，芽胞桿菌和人類生產(chǎn)、生活關(guān)系密切，有

3、些芽胞桿菌可以導(dǎo)致人類和動(dòng)、植物病害，而有些芽胞桿菌可以用于工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)生物殺蟲劑、生物殺菌劑和多種工業(yè)用酶。早在1898年，噬菌體被發(fā)現(xiàn)和命名之前，就有關(guān)于芽胞桿菌噬菌體的報(bào)道，但近年來(lái)關(guān)于芽胞桿菌噬菌體的研究則較少，這一現(xiàn)狀阻礙人們對(duì)芽胞桿菌噬菌體的認(rèn)知和應(yīng)用。本研究從實(shí)驗(yàn)室保存的菌株和野外土壤樣品中分離到了兩株蘇云金芽胞桿菌噬菌體(BtCS33和phiCM3)和兩株短小芽胞桿菌噬菌體(BpSp—C和Bp8p—T)，研究了這四株噬菌

4、體的形態(tài)特征和生理學(xué)特征，完成了四株噬菌體的基因組測(cè)序和生物信息學(xué)分析工作；分析了四株噬菌體的遺傳進(jìn)化，研究了兩株蘇云金芽胞桿菌噬菌體裂解系統(tǒng)的組成和裂解酶的功能，開展了短小芽胞桿菌噬菌體結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)和噬菌體不穩(wěn)定溶源機(jī)制的研究。蘇云金芽胞桿菌噬菌體BtCS33和phiCM3是兩株長(zhǎng)尾噬菌體科噬菌體，其病毒粒子均由正二十面體的頭部和長(zhǎng)的不可伸縮的尾部構(gòu)成。這兩株噬菌體都具有很窄的宿主范圍，BtCS33僅能侵染其宿主菌CS33，而phi

5、CM3則可以侵染所測(cè)試的六株蘇云金芽胞桿菌和其宿主菌YM03，這兩株噬菌體均不能侵染所測(cè)試的其他種芽胞桿菌。基因組分析顯示，BtCS33和phiCM3的基因組均為線性，長(zhǎng)度分別為41，992bp和38，772bp，各自含有57個(gè)和56個(gè)預(yù)測(cè)的蛋白質(zhì)編碼基因。BtCS33是來(lái)源于蘇云金芽胞桿菌的第一株完成全基因測(cè)序的長(zhǎng)尾噬菌體科噬菌體。BtCS33和phiCM3的基因組均呈現(xiàn)模塊化的結(jié)構(gòu)，由三個(gè)模塊構(gòu)成，分別是編碼噬菌體結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的晚期基