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《河南科技大学》 2017年
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机械敏感性通道在大肠杆菌声应激中的作用机制研究

乔苏瑜  
【摘要】:声作为一种重要的环境因子,在自然界中广泛存在并同各类生物体发生着相互作用。目前关于声生物学效应的研究较为深入,然而在声暴露条件下,生物体如何实现从物理刺激转化为胞内的生物信号,进而诱发胞内级联效应等应激机制方面的研究却相对匮乏。本文以单细胞原核生物大肠杆菌为对象借助钙通道阻断、机械敏感性通道(Msc)失活及转录组学分析等,研究钙离子在声应激中的作用,分析Msc在机械信号传导中的功能,考察声暴露对细胞代谢网络结构及胞内能量代谢水平的影响。该研究对理解包括微生物在内的生物体对声环境的调整与适应机制具有重要意义,对声效应的合理开发和利用具有指导作用。本论文主要研究结果如下:1.以E.coli K12、E.coli Jw3252(ΔMscL)和E.coli Jw2891(ΔMscS)为材料,研究了8000Hz,80dB的声暴露条件对群体生长的影响。结果显示三株菌在声暴露条件下,稳定期的菌体密度均不同程度地高于各自对照组;其中K12生物量比对照组提高了19.64±0.18%,Jw 3252提高了8.47±0.06%,Jw 2891提高了8.35±0.14%。初步推测机械敏感性离子通道在大肠杆菌声应激中可能发挥着重要作用,且大导电性机械敏感性通道(MscL)和小导电性机械敏感性通道(MscS)的缺失均会削弱声的效应,且两类通道在声应激的过程中可能存在协同效应。2.以小机械敏感性离子通道缺失突变体2891为材料,利用大肠杆菌敲除试剂盒构建了一株双通道缺失突变菌株,并以钙通道抑制剂LaCl3对野生型E.coli K12进行处理,在相同条件下对双通道缺失菌株和LaCl3处理的K12进行了声暴露试验。结果显示双突菌株和加入LaCl3处理的K12在声暴露条件下稳定期菌体浓度较对照组低,且双通道缺失突变体大肠杆菌二次对数生长特性消失,生物量下降约5.00±0.03%,加入LaCl3的处理组下降程度达到16.50±0.13%。结果证实大肠杆菌大小机械敏感性离子通道在在物理刺激到生物响应信号的转换过程中发挥着协同效应,同时双缺失可能还造成大肠杆菌抗逆或适应环境因子变化能力的减弱;钙通道的阻滞不仅抑制了细菌的生长,还使细菌的声响应能力丧失。3.利用Fura2-AM荧光检测法,检测了野生型和突变体大肠杆菌在声暴露条件下胞内游离Ca~(2+)的含量。结果显示,声暴露处理组胞内游离Ca~(2+)在12h后,无论野生型还是突变组均高于对照组,且E.coli K12在0-30h胞内游离Ca~(2+)含量明显高于机械敏感性离子通道突变体组,在36h后野生型和突变体大肠杆菌的处理组胞内游离Ca~(2+)的下降趋势较对照组平缓。由此我们认为Msc可能是环境声波作用于细菌细胞膜上的最初受体,在完成对声应激的最初应答的同时,介导了细菌钙信号的跨膜行为,并由钙信号诱发胞内声应激反应。4.基于GO富集、KEGG分析,研究了声环境暴露对大肠杆菌代谢网络结构和能量代谢模式的影响。结果显示声暴露对细菌生长初期和稳定期基因表达的影响更为显著,在声暴露6h、12h、24h和36h,处理组较对照组而言分别有110、43、108和87个基因的表达水平被上调,有179、37、93和106个基因的表达水平被下调;进一步分析发现在声暴露初期,细胞趋化途径被大幅上调,这提升了菌体向有利环境运动的趋势;当生长进入对数期中期,声暴露显著提高了甘油磷脂代谢水平,为声应激下菌体细胞的快速分裂增殖提供充足的物质和能量保障;当声暴露持续至对数期末期,为继续实现对声暴露的应激响应,细菌对胞外产物的分泌较正常水平低,而转录翻译和核酸合成能力则高于对照组;在稳定期,为提高声暴露条件下菌体抗逆能力,实现持续增殖,处理组菌体利用芳香族化合物等复杂化合物供能的能力明显高于对照组。
【学位授予单位】:河南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q937

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄劲松;陈禹保;;我国生物技术服务外包产业发展浅析[J];中国生物工程杂志;2015年09期
2 何颖;李淑梅;马洪喜;;不同类型音乐对老年大鼠脑组织海马区神经细胞凋亡的影响[J];中国免疫学杂志;2014年07期
3 柏明娥;姜仕仁;童富良;邵菲菲;洪利兴;;音乐声频对温室蔬菜生长和产量的影响[J];浙江农业科学;2012年01期
4 姜仕仁;黄俊;韩省华;曾宪霖;;音乐与蟋蟀鸣声的混合声频对食用菌生长的影响[J];农业工程学报;2011年06期
5 姜仕仁;黄俊;陈劼;;音乐声频对3种露地作物的应用试验研究[J];浙江科技学院学报;2010年04期
6 张斐斐;李忠光;杜朝昆;龚明;;植物对机械刺激的响应及信号转导[J];植物生理学通讯;2010年06期
7 任晓慧;王胜兰;文莹;杨克迁;;细菌中钙信号的作用[J];微生物学报;2009年12期
8 阳小成;丁剑平;王伯初;;不同频率的声波刺激对猕猴桃组培苗根系发育的影响[J];重庆大学学报(自然科学版);2007年11期
9 王伯初,张进,段传人,王道红;声波刺激对拟南芥基因表达的影响[J];重庆大学学报(自然科学版);2005年11期
10 张杨,岳寿伟,郄淑燕;机械敏感性离子通道的结构及门控机制[J];中华物理医学与康复杂志;2005年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李科伟;可听声波刺激对大肠杆菌生长代谢的影响及机制研究[D];河南科技大学;2011年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁秋萍;陈劼;李玲;陈敖;梅周杰;陈瑞玲;陈斐杰;;声频对小盒栽培黄豆芽菜产量的影响[J];农业工程学报;2017年07期
2 许媛;李治锋;;血培养阳性患者血清钙分析[J];国际检验医学杂志;2016年20期
3 张大庚;栗杰;刘慧;贺云龙;;施磷肥对土壤中钙素淋失特征的影响[J];河南农业大学学报;2016年05期
4 陈瑾;王素英;孙宏;董世瑞;;Ca~(2+)对节旋藻生长和光合色素含量的影响[J];食品工业科技;2016年11期
5 何遵卫;马凤翔;周章义;张诗阳;吴嘉君;陈沄崟;武欣;;声波处理对国槐和元宝枫生长的影响[J];林业科技开发;2015年06期
6 周章义;林华忠;方禄明;林胜彪;陈亮;何遵卫;;林木应用声波技术试验报告及树木发声原理的假说[J];北京林业大学学报;2015年10期
7 杨相飞;马俊贵;;植物声波助长技术在农业中的应用[J];农业工程;2015年03期
8 刘勇;郅军锐;;钙素在植物诱导防御中的作用[J];山地农业生物学报;2015年01期
9 王东胜;薛泉宏;高卉;张俊会;马鑫;陈姣姣;;CaCl_2对低钙土壤中可培养放线菌数量及种类的影响[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2015年01期
10 Reda H E Hassanien;HOU Tian-zhen;LI Yu-feng;LI Bao-ming;;Advances in Effects of Sound Waves on Plants[J];Journal of Integrative Agriculture;2014年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 乔苏瑜;机械敏感性通道在大肠杆菌声应激中的作用机制研究[D];河南科技大学;2017年
2 杨彬;声环境暴露对大肠杆菌生理生态行为的影响及机制研究[D];河南科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于嵩;胡江平;;姜黄素对铁负载小鼠脑组织caspase-3、caspase-9和livin蛋白表达的影响及其对神经系统的保护作用[J];吉林大学学报(医学版);2013年05期
2 李媛;;音乐对提高人体免疫功能的多元性[J];长春大学学报;2012年10期
3 王莹;李文媛;杨春壮;;黄芪皂甙Ⅳ联合BMSCs移植对大鼠脑缺血再灌注海马神经细胞凋亡及Livin、Caspase-9蛋白的影响[J];中西医结合心脑血管病杂志;2011年08期
4 姜仕仁;黄俊;;6种不同声频对豇豆苗期生长影响的研究[J];安徽农业科学;2011年17期
5 姜仕仁;黄俊;陈劼;;音乐声频对3种露地作物的应用试验研究[J];浙江科技学院学报;2010年04期
6 柏明娥;姜仕仁;李楠;洪利兴;洪文彬;;虫鸣和音乐声频对六种蔬菜生长的影响试验[J];安徽农业科学;2010年16期
7 李忠光;龚明;;钙信使系统对机械刺激诱导的烟草悬浮培养细胞中H_2O_2爆发的调控[J];植物生理学通讯;2010年02期
8 姜仕仁;陈劼;黄俊;;声频对豇豆生长和结实的影响[J];浙江科技学院学报;2010年01期
9 侯天侦;李保明;滕光辉;祁丽荣;侯凯;;植物声频控制技术的研究及应用进展[J];中国农业大学学报;2010年01期
10 汪健;;关于音乐对人的生理影响的研究[J];长春师范学院学报(人文社会科学版);2009年05期
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