基本信息
- 项目名称：
- 海洋细菌抑制细菌群体感应活性的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 从黄海青岛海域海洋污泥中分离纯化微生物菌株，然后采用根癌农杆菌和紫色色杆菌为指示菌株，检测其代谢产物的群体感应抑制活性，并对具有抑制功能的细菌菌株进行16SrDNA分子鉴定及生理生化特征分析。结果表明，1株蜡样芽孢杆菌和1株水莱茵海默氏菌具有较强的细菌群体感应抑制活性。本研究从海洋环境中筛选的具有细菌群体感应抑制活性的菌株，为以致病菌群体感应系统为靶点的新型药物的研发提供了菌种资源。
- 详细介绍：
- 1研究内容 本研究从黄海青岛海域海洋污泥中分离纯化微生物菌株，建立琼脂平板筛选模型，通过观察根癌农杆菌A136对黄海青岛海域微生物与AHLs（KYC6）共培养物的颜色反映判断黄海青岛海域微生物有无AHLs降解活性；以C. violaceum为QS模式菌株，利用C. violaceum紫色素产量的变化，检测黄海青岛海域微生物对QS的抑制能力，同时对具有较高抑制功能的细菌菌株进行16S rDNA分子鉴定及生理生化特征分析。结果表明，其中1株为蜡样芽孢杆菌 (Bacillus cereus) 和1株为水莱茵海默氏菌 (Rheinheimera aquimaris) 具有较高抑制功能。在此基础上，我们将对这些菌株的相关酶学性质及功能基因克隆进行进一步的研究。 2总体技术方案 （1）活性菌株的筛选：采用指示菌筛选模型从黄海青岛海域微生物资源库中筛选出具有抗菌活性的海洋细菌、放线菌或真菌。 （2）活性菌株的鉴定：通过经典的生化反应和16S rDNA序列测定以及RFLP指纹分析，对活性菌株进行分类并确定其在进化树上的位置。 （3）活性菌株的大规模培养：确定活性菌株的大规模发酵培养工艺，以便从培养液中分离和纯化出活性成分。 3研究进度安排及阶段目标 2009.06-2010.06 研究内容：海底沉积物样品的采集、微生物分离和纯化； 阶段目标：初步建立黄海青岛海域微生物资源库； 2010.07-2010.12 研究内容：①黄海青岛海域微生物活性菌株的筛选； ② 重要活性微生物的鉴定； 阶段目标：①获得青岛海域活性微生物100 株左右（16S rDNA序列测定）；②完成其中10 株具有重要活性微生物的分类鉴定（RFLP指纹和生理生化鉴定）并确定两株有明显群体感应抑制效应的菌株； 2011.01-2011.06 整理数据，发表文章。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本研究拟从黄海青岛海域筛选出高产抗菌活性物质的微生物10 株左右，研究其生长特性和代谢规律；利用细菌群体感应系统作靶标，建立代谢产物抗菌活性成分大规模筛选技术平台；获得细菌群体感应系统抑制剂 2 个以上。
科学性、先进性及独特之处
- 1、首次从黄海青岛海域筛选具有细菌群体感应抑制活性的微生物；并进行分子标记鉴定（16S rDNA）和RFLP指纹图谱分析； 2、从海洋微生物代谢产物中筛选新的化合物作为细菌群体感应抑制剂。
应用价值和现实意义
- 以细菌群体感应为靶标，从海洋微生物中筛选天然活性化合物来干扰细菌的交流过程，在不使用抗生素的情况下控制细菌活性，为将来治理细菌致病活动而无需使用抗生素药物开辟了一条非常有前途的道路。同时，对推动微生物资源利用与开发，研制具有自主知识产权的海洋创新药物，具有深远的影响和重大的意义。
学术论文摘要
- 群体感应是细菌利用自身分泌的自诱导剂作为信号分子进行交流的一个过程。群体感应系统对细菌的生存与致病性至关重要，群体感应系统已成为药学界和农学界研制新型抗菌药物的靶位。目前主要是利用病原菌信号分子的类似物与信号分子受体蛋白竞争性结合来阻断病原菌群体感应系统来研发细菌群体感应抑制剂。本研究采用根癌农杆菌平板和紫色色杆菌筛选模型，从海洋土壤中筛选具有细菌群体感应抑制活性的细菌。在对筛选出来的细菌进行分类鉴定的基础上，通过群体感应抗性的初步评估，从百余株微生物中筛选出了 2 株典型的细菌菌株。同时，对这 2 株细菌菌株进行了发酵放大培养及群体感应抑制剂的初步分离。从海洋环境中筛选对细菌群体感应有抑制作用的活性菌株，为以致病菌群体感应系统为靶点的新型疗法提供新的药用资源。
获奖情况
- 已在《生物学杂志》提交论文。于艳杰，李庆铭，杨丽庆，朱虎(通讯作者)，群体感应抑制活性海洋细菌的筛选与鉴定。
鉴定结果
- 利用根癌农杆菌和紫色色杆菌筛选模型，从百余株海洋微生物中筛选出2株典型具有细菌群体感应抑制效应的细菌菌株。在NCBI网站查询显示两株的16S rDNA序列分别与蜡样芽孢杆菌和水莱茵海默氏菌同源性最高。
参考文献
- [1]袁茵, 鲁欣. 具细菌群体感应抑制活性细菌的筛选鉴定[J]. 生物技术，2006,16(4):30-33. [2]郭秀春，郑立，崔志松，韩平，田黎，王小如. 海绵共栖细菌NJ6-3-1基于群体感应调控的抗菌活性[J]. 微生物学报，2008,48(4):545-550. [3]黄华平，代鹏，唐复润，邓国平，黄俊生. 群体感应机制在生防细菌筛选中的应用[J]. 安徽农业科学，2006,34(7):1394-1396. [4]Kok-GanChan,Wai-Fong Yin,Choon-Kook Sam,Chong-Lek Koh. A novel medium for the isolation of N-acylhomoserine lactone-degrading bacteria[J]. J Ind Microbial Biotechnol, 2009,36:247-251. [5]Smyth AR, Cifelli PM, Ortori CA, Righetti K, Lewis S, Erskine P, Holland ED, Givskov M, Williams P, Camara M, Barrett DA, Knox A. Garlic as an inhibitor of Pseudomonas aeruginosa quorum sensing in cystic fibrosis--a pilot randomized controlled trial. Pediatr Pulmonol[J], 2010,45:356-362.
同类课题研究水平概述
- 海洋是珍贵的生物资源宝库，生物物种的蕴含量占整个地球物种的80%，其中最为丰富的是海洋微生物，其中微生物种类超过100亿种。海洋微生物包括病毒（Viruses）、古菌（Archaea）、细菌（Bacteria）、放线菌（Actinomycetes）、和真菌（Fungi），其中海洋细菌、真菌和放线菌是产生活性物质丰富的海洋微生物资源。由于特殊的生存环境，海洋微生物在生长和代谢过程中产生具有特殊化学结构类型和特殊生理功能的活性物质，这是研究开发药物先导化合物珍贵的原料宝库，因此，海洋微生物资源的利用与开发已成为当今国内外研究的热点领域。 群体感应 (Quorum sensing, Qs) 是细菌利用自身分泌的自诱导剂 (Autoinducer, AI) 作为信号分子进行交流的一个过程。Qs 系统对细菌的生存与致病性至关重要，Qs 系统已成为药学界和农学界研制新型抗菌药物的靶位。人们期盼通过筛选或者合成一些 AI 的类似物，来干扰 Qs 系统，消减病原菌的致病力，以达到治疗或防止细菌性疾病、植物腐败等目的。近年来，很多学者对 Qs 的抑制做了一定的研究，结果发现一些自然存在物质和某些人工合成物质对 Qs 有一定抑制作用，同时得出一些有效的抑制方法[1]，主要有：降低转录调节蛋白（也可称R 蛋白）的活性、抑制信号分子合成、Qs 受体的竞争性抑制、抑制蛋白激酶以及降解信号分子等，目前主要是利用病原菌信号分子的类似物与信号分子受体蛋白竞争性结合来阻断病原菌Qs 系统来研发细菌Qs 抑制剂。本研究拟从黄海青岛海域筛选出高产抗菌活性物质的微生物10 株左右，研究其生长特性和代谢规律；利用 Qs 系统作靶标，建立代谢产物抗菌活性成分大规模筛选技术平台；获得细菌 Qs 系统抑制剂 2 个以上。 从海洋微生物中提取的生物活性物质，常常具有新颖的化学结构和特异的生理功能，在抗菌、抗病毒、抗肿瘤、保健等方而具有独特效应，已成为开发新药、特药的卞要研究方向之一。因此，对海洋细菌的群体感应及其抑制效应做进一步的研究是十分必要的。
