3讨论


黄杆菌为一种非发酵革兰氏阴性杆菌,广泛分布于各类低温环境中,在耐冷高活性酶的开发及天然色素提取中有所应用;本属许多菌株为条件致病菌,尤其对冷水鱼类的生长和繁殖影响较大。而黄杆菌噬菌体主要以黄杆菌属的细菌为宿主,大多能够适应低温环境,并在调控该属微生物的种群结构及对黄杆菌引起的鱼类疾病的防治中作用显著,是该环境中调节生态平衡最重要的生物调节因子之一。目前关于黄杆菌噬菌体的报道已有不少,但它们多分离自海洋、极地、污水等环境,且全部为双链DNA噬菌体,主要是长尾噬菌体科(Siphoviridae)、短尾噬菌体科(Podoviri原dae)和肌尾噬菌体科(Myoviridae)。对高原冰川黄杆菌噬菌体的研究尚未见报道。


明永冰川是全球著名的低纬度、低海拔冰川,气候垂直变化明显,前期对该地区低温可培养细菌多样性分析表明黄杆菌属和假单胞菌属为该环境中的主要细菌类群,但对该环境中低温黄杆菌噬菌体的分离与研究尚属首次。


从明永冰川地区分离到的3株低温噬菌体在形态上与目前已报道的大多数黄杆菌低温噬菌体差异显著(表2)。虽然噬菌体MYSP03、MYSP08与分离自冷水鱼养殖场中黄杆菌噬菌体PFpW一8、Fpv一7,Fpv一9在形态上具有一定的相似性,都属长尾噬菌体科,但其头部直径和尾部长度差异明显。MYSP03头部直径最大,尾管长度最长;MYSP08头部大小与其他几株无明显差异,都在6O~70nm之间,尾管长度与Fpv一9相似,但远大于PFpW一8,是分离自北冰洋的黄杆菌噬菌体11b尾管的2倍;噬菌体MYTP08与MYSP08可特异性地感染同一宿主,但其形态却明显不同,MYTP08只有清晰的衣壳结构,直径约58nm,从形态学上将其归为复层噬菌体科,至今未发现具有相似结构的黄杆菌低温噬菌体的报道。


在热稳定性方面,噬菌体MYSP03、MYSP08和MYTP08均对热较敏感,完全符合低温噬菌体的热不稳定特点。感染复数是噬菌体本身一个非常重要的生物学特征,虽然3株噬菌体来源地接近,宿主也为同属微生物,但它们的最佳感染复数却明显不同。MYSP03感染能力较强,最佳感染复数为0.1;MYSP08和MYTP08虽能感染同一宿主,但它们的最佳感染复数却不同,MYTP08为1,而MYSO08为1O。推测不同噬菌体的最佳感染复数可能与其最适温度无关,主要是受其形态结构、表型特征及所感染宿主菌不同的影响。


MYSP08和MYTP08在同一条件下对宿主的感染能力相差了10倍,造成这一差异的原因仍有待进一步研究。

表2不同黄杆菌低温噬菌特征比较


各种噬菌体都具有独特的一步生长曲线,分离自冷水鱼养殖场中的短尾噬菌体科的嗜冷黄杆菌噬菌体FpV一2的潜伏期为270min,裂解量约38;长尾噬菌体科的FpV一7的潜伏期为360min,裂解量约7;肌尾噬菌体科的FDV一19的潜伏期为240min,裂解量为51。与这些已报道的黄杆菌低温噬菌体相比,本次分离到的3株低温噬菌体感染宿主菌的潜伏期分别为65min、60min和90min,裂解期为70min、40min和30min,均比已报道的低温噬菌体拥有更短的潜伏期和裂解期。从裂解量来看,复层噬菌体科的噬菌体MYTP08,潜伏期最长,但裂解量却能达到137。因这些噬菌体分属不同的科,因此我们推断噬菌体的一步生长特征可能与其形态关系不太紧密,而主要取决于其宿主和生存的环境。明永冰川地区分离的3株噬菌体尤其是MYTP08是一株在低温下具有高涪l生的可培养烈性噬菌体,对其进一步研究无疑对探究生物的低温适应性是一个非常难得的材料。


低温噬菌体是当今生命科学领域内的研究热点之一,目前对于冰川这类独特环境中低温噬菌体的了解非常有限,关于它们的宿主特异性、表型、遗传多样性、生理特征及其他的一些特性更是知之甚少。本次分离自明永冰川地区的3株噬菌体虽然都是以低温黄杆菌为宿主,但其生物学特征明显不同。对这3株黄杆菌低温噬菌体的基因组进一步测序,并与目前唯一完成基因组测序的黄杆菌低温噬菌体1lb比较,将有助于我们进一步探索不同地理环境下相同噬菌体类型在基因组成上的差异,发现新基因,为深入研究低温微生物嗜冷机制及生物进化打下基础。


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