副干酪乳杆菌与枯草芽孢杆菌等菌群种间关系以及协同合作策略的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31470537
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    90.0万
  • 负责人：
    平文祥
  • 依托单位：
    黑龙江大学
  • 学科分类：
    C0304.种群生态学
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The phenomenon of quorum sensing is popular in the G+ lactic acid bacteria. Producing various kinds of bacteriocin is the major behavior regulated by quorum sensing. This study explored the ecological relationship between Lactobacillus paracasei HD1.7 and Bacillus subtilis as well as the cooperation strategy, centering around bacteriocin production based on Lactobacillus paracasei HD1.7 as the original strain. Firstly, the signal molecules from Bacillus subtilis will be purified and the characterization be verified. In addition, we further want to investigate the effect of signal molecules on the bacteriocin production of Lactobacillus paracasei HD1.7. Secondly, our goal is to determine the ecological relationships between Lactobacillus paracasei and Bacillus subtilis based on the competitive nutrition niche studies. Next, the signaling molecules of the antagonistic bacteria such as G+, G- and yeast will be isolated and purified. The sequence analysis will be used to compare the sequence conservation. Moreover, proteomics combining with other system biological 'omics' technologies are helpful for us to get further information about the identificatio of proteins whose expression drastically changes when cells are grown in coculture ecosystem. Finally, the studies of the cooperation strategy and the ralationship between the cell differentiation and quorum sensing are based on the generating time and production of the signal molecules and spores.
群体效应现象普遍存在于G+乳酸菌中，其所调节的群体行为主要是产生各种细菌素。本课题以副干酪乳杆菌HD1.7为出发菌株，围绕其细菌素的产生，探讨其与枯草芽孢杆菌等菌群之间的种间关系及协同合作策略。首先对枯草芽孢杆菌信号分子进行分离纯化及性质验证，并考察枯草芽孢杆菌信号分子对副干酪乳杆菌产细菌素的影响；其次通过副干酪乳杆菌与枯草芽孢杆菌对相同营养生态位的竞争研究，确定副干酪乳杆菌与枯草芽孢杆菌等菌群之间的种间生态关系；最后对其它芽孢杆菌属分泌的信号分子进行分离纯化及序列分析比对，同时利用蛋白组学技术测定枯草芽孢杆菌等芽孢菌属与副干酪乳杆菌共培养时差异表达的蛋白质，并确定信号分子的产生量、产生时间与芽孢产生量、产生时间的关系，芽孢产生与细菌素生成之间的时间关系，研究枯草芽孢杆菌等芽孢菌群与副干酪乳杆菌的协同合作策略，以及细胞分化（芽孢产生）与群体效应之间的关系。

结项摘要

在自然环境中，细菌并不处于纯培养状态，它们必须与周围复杂的微生物群落竞争。本课题以副干酪乳杆菌HD1.7为出发菌株，探讨其与枯草芽孢杆菌等菌群之间的种间关系及协同合作策略。首先对枯草芽孢杆菌信号分子进行分离纯化，考察其对副干酪乳杆菌产细菌素的影响；利用转录组学技术探究两者共培养时差异表达的基因；通过两者对相同营养生态位的竞争研究，确定种间的生态关系、协同合作的策略，以及细胞分化（芽孢产生）与群体效应之间的关系；最后，将副干酪乳杆菌HD1.7和芽胞杆菌属微生物分别进行共培养，探究这种生态关系在芽胞杆菌属中是否普遍存在。本研究得到以下结论：（1）B. subtilis在其生长过程中不断分泌了一种信号分子，对L. paracasei HD1.7群体效应相关基因的表达起到促进作用。（2）分离纯化B. subtitls分泌的刺激因子，经LC-MS检测表明可能是一种新型肽类。（3）转录组的结果发现，显著上调的基因有51个，显著下调的基因有76个；富集最显著的代谢通路为组氨酸代谢、丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代谢、缬氨酸，亮氨酸和异亮氨酸降解、果糖和甘露糖代谢、嘧啶代谢及磷酸转移酶系统。（4）当营养丰富时L. paracasei HD1.7对B. subtilis形成偏害作用，而B. subtilis对L. paracasei HD1. 7形成偏利作用。（5）在营养匮乏时，二者的生态关系表现为对L. paracasei HD1.7偏害但对B. subtilis偏利。（6） 将芽胞杆菌属微生物与L. paracasei HD1.7进行共培养时，B. pumilus与L. paracasei HD1.7之间出现了协同合作关系，而对于B. cereus、B. megaterium、B. laterosporus、B. licheniformis和B. thuringiensis则表现为对芽胞杆菌偏利但对L. paracasei HD1.7偏害的生态关系。本课题的研究结果表明芽孢杆菌依靠芽孢抵抗副干酪乳杆菌HD 1.7细菌素的抑菌作用，两者通过种间的信息交流，建立了一个在菌种数量上有一定比例，功能上有一定分工的多细菌群落，形成了稳定的小生态环境，两者之间既有竞争也有合作。这不仅对副干酪乳杆菌细菌素工业化生产提供理论依据，同时也将群体效应在种间生态关系中调控作用的理论研究推上新的台阶。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
枯草芽胞杆菌信号分子的分离纯化
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中国农学通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    纪晓磊;李昆达;高冬妮;平文祥;葛菁萍
  • 通讯作者：
    葛菁萍
Purification and Partial Characterization of a Novel Bacteriocin Synthesized by Lactobacillus paracasei HD1-7 Isolated from Chinese Sauerkraut Juice.
从酸菜汁中分离的副干酪乳杆菌 HD1-7 合成的新型细菌素的纯化和部分表征
  • DOI：
    10.1038/srep19366
  • 发表时间：
    2016-01-14
  • 期刊：
    Scientific reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Ge J;Sun Y;Xin X;Wang Y;Ping W
  • 通讯作者：
    Ping W
Biosynthesis regulation of natamycin production from Streptomyces natalensis HDMNTE-01 enhanced by response surface methodology
响应面法增强Streptomyces natalensis HDMNTE-01生产那他霉素的生物合成调控
  • DOI：
    10.1080/10826068.2017.1365244
  • 发表时间：
    2017-10
  • 期刊：
    Preparative Biochemistry & Biotechnology
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Ge Jingping;Wang Changli;Huang Shoufeng;Du Renpeng;Liu Kun;Song Gang;Ping Wenxiang
  • 通讯作者：
    Ping Wenxiang
同源片段长度对副干酪乳杆菌同源重组频率的影响
  • DOI：
    10.16429/j.1009-7848.2017.08.003
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    中国食品学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李兴霖;孙艳阳;王洋;由田;葛菁萍;平文祥
  • 通讯作者：
    平文祥
Bacterial diversity and community structure during fermentation of Chinese sauerkraut with Lactobacillus casei 11MZ-5-1 by Illumina Miseq sequencing
通过 Illumina Miseq 测序研究干酪乳杆菌 11MZ-5-1 发酵酸菜过程中的细菌多样性和群落结构
  • DOI：
    10.1111/lam.12824
  • 发表时间：
    2018-01-01
  • 期刊：
    LETTERS IN APPLIED MICROBIOLOGY
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Du, R.;Ge, J.;Song, G.
  • 通讯作者：
    Song, G.

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其他文献

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  • 通讯作者：
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    --
  • 发表时间：
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  • 通讯作者：
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    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    中国农学通报
  • 影响因子：
    --
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  • 通讯作者：
    平文祥
木糖还原酶基因整合表达载体构建
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    2016
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  • 通讯作者：
    平文祥
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    --
  • 发表时间：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    葛菁萍;房保柱;苑婷婷;平文祥
  • 通讯作者：
    平文祥

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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