1.2.4噬菌体形态观察


参考《分子克隆实验指南》中关于噬菌体颗粒的PEG/NaCl沉淀提取法进行噬菌体纯化颗粒制备,噬菌体颗粒溶于SM缓冲液中,4℃保存备用;用负染色法对噬菌体颗粒进行染色,取20μL噬菌体颗粒与20μL浓度为0.5%的戊二醛混合,滴在铜网上静置15 min,使噬菌体颗粒固定。用2%的磷钨酸对噬菌体颗粒进行负染色1-2 min,用滤纸吸干多余液体,用透射电镜在80 kV电压下观察。拍照并储存。


1.2.5噬菌体最佳感染复数(multiplicity of infection,MOI)测定


将培养至对数期,OD600nm≈0.2,菌液浓度约为1×109 CFU/mL的宿主菌液,与已知滴度的噬菌体液(2×109 CFU/mL)倍比稀释,按照噬菌体滴度与宿主菌浓度的比值分别为100、10、1、0.1、0.01、0.001、0.000 1的比例混匀,37℃,160 r/min培养4 h,取出后用0.45μm滤器过滤,滤液倍比稀释后测定各体系下的噬菌体滴度,滴度最高的体系的比值即噬菌体的最佳感染复数,重复3次。


1.2.6噬菌体一步生长曲线及爆发量测定


取最佳MOI对应的宿主菌液和噬菌体液各500μL,放入培养箱,37℃培养10 min,将混合液8 000 r/min离心30 s,吸弃上清液,然后加入1 mL NB吹打使沉淀重悬,重复两次。在锥形瓶中加入此悬液,再加19 mL营养肉汤,放入摇床,37℃,160 r/min,开始每5 min取样1 mL,30 min后,每10 min取样1 mL,至100 min停止取样。每次取样都需用0.45μm滤器过滤,然后暂时放入4℃保存,待全部取样完成后,统一取出进行倍比稀释,测定噬菌体滴度,重复3次。


1.2.7噬菌体的热稳定性和pH稳定性试验


(1)噬菌体热稳定性。将噬菌体液分成4组,每组6 mL,分别放入50℃、60℃、70℃、80℃的水浴中,每隔10 min取1 mL噬菌体液稀释10倍,防止高温影响实验结果,暂时放入4℃保存,待全部取样完成后,统一取出进行倍比稀释,测定噬菌体滴度,重复3次。


(2)噬菌体pH稳定性。取1 mL的噬菌体液加入9 mL不同pH(1-14)的营养肉汤中,37℃恒温培养1 h,取出后进行倍比稀释,用上文的方法测定噬菌体滴度,重复3次。


1.2.8噬菌体宿主范围测定


将实验室保存的其他大肠埃希菌、蜡样芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌全部复苏并培养至对数期,取500μL菌液加入小试管中,再加入5 mL半固体培养基(50℃左右),混匀后使半固体培养基平铺在琼脂平板上,凝固后在中心处滴加2-3滴噬菌体液,晾干后37℃倒置培养过夜。次日观察各个平板中心是否出现噬菌斑。


1.2.9噬菌体DK-13全基因组测序及分析


按1.2.4方法获得的500μL噬菌体浓缩液,加入2.5μL DNase I(1 mg/mL)和0.5μL RNase A(1 mg/mL),之后加入25μL EDTA,25μL蛋白酶K和20μL SDS,56℃水浴1 h,裂解噬菌体。随后使用苯酚-氯仿-异戊醇(25∶24∶1)提取噬菌体DNA,送至杭州联川生物技术股份有限公司进行全基因组测序。使用在线软件tRNAscan-SE预测噬菌体中是否含有tRNA;CG view展示序列中GC skew-和GC skew+等特性情况的圆形基因图。


使用ORFs Finder预测噬菌体DK-13的开放阅读框(ORF);使用BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)预测并注释每个开放阅读框的功能;使用VFDB(Virulence Factors of Pathogenic Bacteria)数据预测噬菌体DK-13是否含有毒力基因;使用CARD(The Comprehensive Antibiotic Resistance Database)数据库检索预测噬菌体DK-13是否含有耐药基因。


选取噬菌体DK-13的保守基因DNA连接酶进行BLASTP(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/),寻找同源性蛋白,再使用MEGA6(https://www.megasoftware.net/)软件邻域连接构建噬菌体DNA连接酶的系统发育进化树进行进化关系分析。


1.2.10细菌污染猪肉模型制备及不同温度下噬菌体DK-13对污染猪肉的杀菌效果


将从超市购买的猪里脊肉部分用无菌刀片切成边长约为2 cm的正方形薄片,用1 mL PBS缓冲液冲洗,紫外灭菌2 h,使肉片充分灭菌。滴加100μL浓度为1×107 CFU/mL的宿主菌液滴在肉片表面,使其充分接触,静置10 min,得到浓度为1×106 CFU/sample的EIEC污染的猪肉样品,放入4℃冰箱保存。


取最佳感染复数的宿主菌液的噬菌体液滴在猪肉样品表面,使其与样品充分接触进行杀菌,对照组则滴加等体积的PBS缓冲液,分别放入4℃冰箱和37℃恒温培养箱培养6 h。每隔1 h取样一次,加入装有PBS缓冲液的离心管中,充分震荡后在相应温度下,5 000 r/min离心1 min,吸弃上清后再加1 mL PBS缓冲液,重悬后在相应温度下5 000 r/min离心1 min,重复两次。将最后一次悬液梯度稀释,取100μL菌液均匀涂布在平板上,37℃倒置培养过夜。次日对平板上菌落进行计数。重复3次。


2结果


2.1噬菌体的分离及其滴度测定


从医院未经处理的污水中分离出了一株烈性噬菌体,命名为DK-13,采用双层平板法纯化后,得到了纯化后的单一噬菌体,噬菌体DK-13的噬菌斑为圆形,透明且无晕环,直径约为1-2 mm。结果如图1-A所示。

图1噬菌体DK-13的形态特征

A:噬菌体形态;B:透射电镜形态


通过计算可以得出噬菌体DK-13的滴度约为2×109 PFU/mL。


2.2噬菌体形态学观察


如图1-B所示,噬菌体DK-13呈典型的蝌蚪状外形,包含一个直径约为100 nm的正二十面体的头部和一个可收缩的螺旋对称的尾部,根据ICTVdb数据库的规则分类,噬菌体DK-13属于有尾噬菌体目(Caudovirales)肌尾噬菌体科(Myoviridae)T4噬菌体亚科(Tevenvirinae)噬菌体。


2.3噬菌体最佳感染复数的测定


噬菌体DK-13与宿主菌EIEC的感染复数为0.01时,产生子代噬菌体的数量最多,效价为2.8×1010 PFU/mL,说明噬菌体DK-13的最佳感染复数为0.01(图2-A)。

图2噬菌体DK-13的生物学特性

A:噬菌体DK-13的MOI;B:噬菌体DK-13的一步生长曲线。不同小写字母表示处理组别间有显著差异(P<0.05)。下同


2.4噬菌体一步生长曲线及爆发量的测定


取最佳感染复数0.01对应的宿主菌液和噬菌体液各500μL,测定不同时间噬菌体的滴度。以时间为横轴,噬菌体滴度的对数为纵轴,绘制一部生长曲线。结果如图2-B所示,噬菌体DK-13的潜伏期约为10 min,裂解期约为70 min,平均爆发量为164 PFU/cell。


2.5噬菌体稳定性的测定


2.5.1噬菌体在不同温度下的稳定性


本试验测试了噬菌体DK-13在50℃、60℃、70℃和80℃的条件下,1 h之内的活性情况。结果如图3-A所示,在50℃和60℃时,噬菌体的活性几乎不发生变化;70℃下噬菌体活性下降,20 min后完全失活;温度升高至80℃,噬菌体10 min后完全失活。结果表明噬菌体DK-13受温度影响较小。

图3噬菌体DK-13的生物学特性

A:噬菌体DK-13的热稳定性;B:噬菌体DK-13的酸碱稳定性


2.5.2噬菌体在不同pH下的稳定性


噬菌体DK-13在pH 1-14的环境下,1 h之内的存活情况测试结果如图3-B所示:在pH 5-10的条件下,对噬菌体DK-13的活性并没有很大的影响,噬菌体均体现了较高的活性;在pH 4或pH 11的条件下,噬菌体的活性略有下降,但依然有大量噬菌体存活;在pH&lt;4或pH&gt;11的条件下,几乎检测不到存活的噬菌体。


2.6噬菌体宿主范围的测定


将实验室保存的其他15株大肠埃希菌,2株蜡样芽孢杆菌,3株金黄色葡萄球菌全部复苏并培养至对数期,用噬菌体DK-13进行裂解测定,结果显示噬菌体DK-13不能裂解以上任何细菌,只能裂解宿主菌EIEC。说明噬菌体DK-13的特异性非常强。详细结果见表1。

表1噬菌体DK-13宿主范围


2.7噬菌体全基因组分析


测序结果显示:噬菌体DK-13基因组全长172 275 bp,GC含量为40.18%。tRNAscan-SE分析结果显示:噬菌体DK-13基因组中含有tRNAMet、tRNAArg。噬菌体DK-13的全基因组信息已上传至GenBank,登录号为MT611523。



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