氢氧化钠对苏云金芽孢杆菌芽孢及其萌发的影响

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氢氧化钠对苏云金芽孢杆菌芽孢及其萌发的影响

陈欢君;周泉;王晓春;张云开;王桂文

【摘要】[目的]了解碱对细菌芽孢及萌发的影响及机制,进一步认识芽孢的抗性,为寻找更好的杀灭芽孢的方法提供理论参考.[方法]应用单细胞拉曼光谱采集经NaOH处理后的单个苏云金芽孢杆菌(Bt)芽孢的拉曼光谱,并应用微分干涉差显微镜成像术分析其萌发动态.[结果]1.0 mol/L NaOH处理30 min、45 min和60 min后,Bt芽孢的存活率分别为25.0%、3.6%和1.8%左右;芽孢吡啶二羧酸(DPA)和蛋白质的特征峰有微弱的降低,蛋白质二级结构α螺旋特征峰(1 280/1 652 cm-1)的位置和信号强度与对照没有明显的差异.在10 mmol/L丙氨酸下,单个芽胞开始大量释放CaDPA的时间(Tlag)、快速释放CaDPA所需的时间(ΔTrelease)和芽胞皮层水解所需的时间(ΔTlys)分别是对照的3.5~5倍、12~13倍和1.5~2倍;在月桂胺触发下,Tlag值和ΔTrelease值分别是对照的4倍和11倍左右.外源CaDPA无法触发处理30 min后的芽孢的萌发,而对照则萌发极快.[结论]NaOH处理没有破坏Bt芽孢的内膜,也没有引起成孢内CaDPA泄漏,但令与芽孢萌发相关的蛋白质受损,受损最严重的是皮层水解酶,对芽胞萌发产生严重的影

响.%[Objective]To determine the effect and mechanism of alkali on Bacillus thuringiensis (Bt) spores and its germination and to further understand the resistance of spores can provide a theoretical reference for seeking better ways to kill bacterial spores.[Methods]Single-cell Raman spectroscopy was used to analysis the spores treated by alkali at room temperature,and differential interference contrast (DIC) microscopy imaging was used to monitor the kinetics of spore germination.[Results]The viability of Bt spores was 25.0%,3.6% and 1.8%,respectively,when treated with 1.0 mol/L

NaOH for 30,45 and 60 min. There was slightly decreased intensity at Raman bands from dipicolinic acid (DPA) and proteins,while there was no evident difference on the positions and intensities of α-helical structures (1 280,1 652 cm-1) between treated and untreated spors.When treated spores germinated in L-alanine,the time,Tlag,at which spores began release of the great majority of their 1∶1 chelate of Ca2+ and DPA (CaDPA),the time periods,ΔTrelease,at which a spore germinating completed the release of the great majority of its CaDPA,and the time periods,ΔTlys,at whic h a spore completed the hydrolysis of peptidoglycan cortex,was about 3.5~5,12~13 and 1.5~2 times of the untreated spores,respectively.The Tlag and ΔTrelease values were about 4 and 11 times of untreated spores when germinated with dodecylamine. However,treated spores did not germinate in exogenous

CaDPA.[Conclusion]These results indicate that alkali does not disrupt the Bt spores permeability barrier and the spore does not lose its DPA,but some proteins important in spore germination are damaged by alkali,and the cortex-lytic enzymes are the target of alkali damage which has a great effect on the germination of Bt spores.

【期刊名称】《广西科学》

【年(卷),期】2017(024)003

【总页数】8页(P303-310)

【关键词】苏云金芽孢杆菌芽孢;拉曼光谱;DIC成像;碱;芽孢萌发

【作者】陈欢君;周泉;王晓春;张云开;王桂文

【作者单位】广西大学生命科学与技术学院,广西南宁 530004;广西科学院,广西南宁 530007;广西大学农学院,广西南宁 530004;广西科学院,广西南宁 530007;广西大学生命科学与技术学院,广西南宁 530004;广西科学院,广西南宁 530007

【正文语种】中文

【中图分类】Q935;Q937

【研究意义】芽孢是部分细菌在遇到不良生长条件时形成的休眠体。由于含水量极低,而且富含2,6-吡啶二羧酸与钙离子结合形成的CaDPA络合物(约占细胞干重10%),再加上孢外厚厚的芽孢衣,芽孢对辐射、高温、干燥、极端pH值、静水

压和一些有毒化学品等有很强的抵抗能力,是细菌的一种生存策略[1-2]。另外,

芽孢内核富含的一组小的酸溶性蛋白质(Small acid soluble proteins)也对DNA

起保护作用[3]。由于芽孢的强抗逆能力,常规的灭菌方法如巴氏灭菌、熏蒸灭菌、煮沸灭菌无法将细菌芽孢彻底杀灭,而采用高温高压或者一些物理手段如紫外线来灭菌,可能对灭菌对象(如器械、食品等)产生破坏或者受条件限制无法实施。对于细菌芽孢的控制,一方面是设法让芽孢萌发使其失去各种抗性,然后使用常规的方法将其灭杀;或者是设法抑制或者破坏芽孢的萌发,使其无法萌发或者无法进一步生长。因此了解芽孢的抗性,了解杀菌剂对芽孢的杀灭机理,对寻找更为有效合理的芽孢杀灭方法有重要意义。【前人研究进展】已有大量的文献报道如何杀灭细菌芽孢及其杀灭机制,包括辐射、热处理和各种化学药剂[1],其中杀灭芽孢的化学

药剂种类繁多,应用广泛[4]。强碱类物质不是常用的、直接的消毒剂,但通常以

一定比例出现消毒剂中。萌发是芽孢进一步繁殖生长的重要起点,与萌发相关的任何途径或者部件受损芽孢就可能无法萌发而失去繁殖能力。芽孢既可以由营养萌发

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