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Method Article
该方案完整而全面地描述了从健康猪粪便中分离、纯化和鉴定产生杆菌肽的地 衣芽孢杆菌 的详细过程。
地衣芽孢杆菌 和杆菌肽在医药、化学、水产养殖、农副产品等领域具有巨大的应用市场和价值。因此,选择杆菌肽产量高的 地衣芽孢杆菌 非常重要。在该实验方案中,从健康猪的新鲜粪便中分离、纯化和鉴定具有高产量杆菌肽的芽 孢杆菌 。还测试了次生代谢物杆菌肽对 黄微球菌 的抑制作用。采用薄层色谱法和高效液相色谱法对杆菌肽进行定性和定量检测。通过相关试剂盒测定 B. licheniformis 的生理生化特性。使用基因序列检测确定并构建 B. licheniformis 的系统发育关系。该方案从多个角度描述并介绍了从动物新鲜粪便中标准分离、纯化和鉴定地 衣芽孢杆菌 的过程,为地 衣芽孢杆菌 和杆菌肽在工厂中的大规模利用提供了一种方法。
地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)是厚壁菌门(Firmicutes)的一种芽孢杆菌,广泛分布于水、土壤和动物肠道等各种环境中1。B. licheniformis 具有短而粗壮的杆状结构,可以单独移动2.菌落近乎圆形和暗淡,中央有一个凸起和整齐的灰白色边缘3.它具有很强的生长和繁殖能力,可以吸收和利用各种碳源的营养物质,如单糖、多糖、酮糖和有机酸4。在生长发育的后期,B. licheniformis 可以以休眠孢子的形式存在,并产生细菌物质,如杆菌肽、地衣霉素和表面活性素。它还可以抵抗营养缺乏和极端的外部环境5。没有明显的密码子偏好,高效的分泌系统决定了地衣芽孢杆菌的异源蛋白分泌,是枯草芽孢杆菌6 的两倍。它通常用于生产酶制剂,如蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶7。由于缺乏内源性毒素,它被认证为食品安全菌株,并被 EFSA8 列入 QPS。因此,有几种潜在用途,包括生物活性化合物生产,在水产养殖、农业、食品、生物医学和制药行业有广泛的应用。此外,B. licheniformis 是动物肠道菌群的重要组成部分,可促进动物提高生产性能,改善肠道菌群平衡,预防疾病。2004 年对地衣芽孢杆菌 ATCC14580 的全基因组进行了分析,逐渐了解了转录翻译、蛋白质折叠和分泌机制的背景信息9。这种遗传信息使其有利于分子水平的基因改造,有助于促进地衣芽孢杆菌的大规模生产。
杆菌肽是一种十二环肽抗生素,由非核糖体肽合成酶在 枯草芽孢杆菌 和 地衣芽孢杆菌中通过次级代谢产生。杆菌肽是由杆菌肽 A、B 和 C 等多种成分组成的混合物,其中每个成分之间的一个或两个氨基酸不同;其中,杆菌肽 A 具有最强的生物活性10。杆菌肽可以通过抑制细胞壁形成并与膜结合蛋白相互作用来抑制革兰氏阳性菌(如 葡萄球菌 和 黄体微球菌 )和一些革兰氏阴性菌11。同时,杆菌肽安全稳定,不易产生耐药性,可与其他抗菌药物配伍12。因此,杆菌肽用于医疗和兽医实践。此外,由于其消除速度快、吸收率低,还可用作动物饲料的添加剂13。
B. licheniformis 可以定植于肠道并改善胃肠道微环境。不同来源的芽孢杆菌在不同动物胃肠道中的粘附繁殖能力及相关生理功能不同。猪来源的 B. licheniformis 更有利于在猪和其他牲畜的肠道中定植。肠道益生菌的相对丰度与宿主14 的健康状况之间存在密切关系。在断奶仔猪中补充 地衣芽孢杆菌 混合物通过改变微生物群组成和代谢活性来改善肠道生态系统,还影响肠道粘膜15。动物粪便可以反映动物肠道菌群的类型和数量。该方案描述了从健康猪粪便中分离和纯化产生杆菌肽的芽 孢杆菌 属。粪便来源于太湖母猪,不用配合饲料喂养,在养猪场生产性能优异。根据其形态学特征、理化性质和生化鉴定,将分离株鉴定为 B. licheniformis 。
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所有实验程序均由南京工业大学伦理委员会记录和批准。粪便来自大约 2 岁的太湖母猪(见 材料表),这些母猪是在专业和标准养猪场饲养的。
1. 培养基的制备
2. 从健康猪的新鲜粪便中分离和纯化芽孢杆菌
3. 筛选抑制黄体分枝杆菌活性
4. 薄层色谱法鉴定杆菌肽
5. HPLC 检测杆菌肽
6. 形态学鉴定
7. 生理生化鉴定
8. 菌株基因序列的测定
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在本实验中,从健康猪的新鲜粪便中分离出 48 株 芽孢杆菌 ,编号为 1001 至 1048。其中,15 株菌株对 黄体蚜具有抗菌活性。从 15 个菌株中,通过高效液相色谱法测量杆菌肽的滴度,如 表 1 所示。其中, 地衣芽孢杆菌 1026 号的杆菌肽滴度最高,为 456.35 ± 21.75 U/mL,因此选择第 1026 号进行后续实验。
TLC 的鉴定结果如图 ...
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地衣芽孢杆菌生长迅速,培养条件简单,糖分消耗快,成熟的发酵技术有助于节省工业生产成本13。B. licheniformis 及其分泌物杆菌肽的广泛应用决定了其广阔的市场价值。在农业中,地衣芽孢杆菌被用作生物肥料,通过提高土壤肥力、促进根系发育和帮助有机物降解来改善植物生长和养分吸收15。对于工业酶生产,
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作者没有什么可披露的。
本研究得到了国家重点研发计划(No. 2022YFC2104800)和江苏省六大人才高峰工程(No. 2019-NY-058)的支持。
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
2 × Phanta Flash Master Mix | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Nanjing,China | P252-01 | |
2kb DNA Marker | Beijing Trans Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China | BM121-01 | |
Acetonitrile | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Shanghai, China | A104443 | |
Agar powder | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | A800730 | |
Agarose | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Shanghai, China | A104062 | |
Ammonium sulfate ((NH4)2SO4) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | 10002917 | |
Autoclave sterilizer | Zealway Instrument Inc., Xiamen, China | GI36DWS | |
Bacillus biochemical identification strip | Qingdao Haibo Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China | HBIG14 | |
Bacitracin | Shanghai Yuanye Bio-Technology Co., Ltd., Shanghai, China | B65740 | |
Bacteria DNA Extraction Kit | Tiangen Biochemical Technology Co., Ltd., Beijing, China | DP209 | |
Breathable sealing film | Beijing Leiborun Biotechnology Co., Ltd. | BS-QM-01A | |
Butanol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | B433378 | |
C18 (5 μm, 4.6 × 250 mm) HPLC column | Rizhao Kepuno New Material Co., Ltd., Rizhao, China | C1805-462510 | |
Calcium carbonate (CaCO3) | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | 10005717 | |
Centrifuge | New Brunswick Scientific Co., Inc., UK | 5452 | |
Chromatographic tank | Nanjing Tenghui Experimental Technology Co., Ltd., Nanjing, China | P-1 | |
Conical bottle | Sichuan Shubo Co., Ltd., Chengdu, China | 18012 | |
Constant temperature incubator | Taist Instrument Co., Ltd., Tianjin, China | GH4500 | |
Dipotassium phosphate (K2HPO4) | Xilong Chemical Co., Ltd., Guangdong, China | XL0015 | |
EDTA-2Na | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Shanghai, China | E397526 | |
Electronic balance | Mettler Toledo International Co., Ltd. | FA2104 | |
Ethyl alcohol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Shanghai, China | E130059 | |
Gel Midi Purification Kit | Tiangen Biochemical Technology Co., Ltd., Beijing, China | DP302 | |
Glass rod | Chengdu Yibang Kexi Instrument Co., Ltd. | 1294 | |
Glucose | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | D823520 | |
Gram 's staining solution kit | Qingdao Haibo Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China | HB8278 | |
High performance liquid chromatograph | Agilent Technologies, Inc., California, America | 1260 | |
Horizontal electrophoresis apparatus | Beijing Liuyi Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China | DYCP-31DN BIOMATE | |
Inoculation ring | Shanghai Muchen Biotechnology Co., Ltd., Shanghai, China | 3171026 | |
Magnetic stirrer | Wiggens GmbH Co., Ltd., Germany | WH220 PLUS | |
Methyl alcohol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.,Ltd., Shanghai, China | M116115 | |
Microcentrifuge tube | Shanghai Muchen Biotechnology Co., Ltd., Shanghai, China | 1351171 | |
Micrococcus luteus | Bena Culture Collection, Suzhou, China | BNCC102589 | |
Microporous filter membrane | Nantong Suri Experimental Equipment Co., Ltd. | PES0.22 | |
Ninhydrin | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | N105629 | |
Optical microscope | Optical Instrument Factory, Shanghai, China | DYS-108 | |
Pig feces | Nanjing Quanfu Pig Farm, Nanjing, China | ||
Polymerase chain reaction (PCR) Amplifier | Suzhou Dongsheng Xingye Scientific Instrument Co., Ltd., Suzhou, China | ETC811 | |
Professional sequencing company | General Biology (Anhui) Co., Ltd., Anhui, China | ||
Pyridine | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | P111516 | |
Shaker | Taicang Qiangle Experimental Equipment Co., Ltd.,Taicang, China | HYL-C | |
Silica gel GF254 thin layer plate | Yantai Huayang New Material Co., Ltd., Yantai, China | HPT-HSGF5025023 | |
Sodium chloride (NaCl) | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | S805275 | |
Sodium citrate | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | C39197100001 | |
Soluble starch | Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | S817547 | |
Thermostat water bath | Shanghai Heheng Instrument Equipment Co., Ltd., Shanghai, China | DK-8D | |
Tryptone | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., Shanghai, China | T139519 | |
Ultra GelRed | Nanjing Vazyme Biotechnology Co., Ltd., Nanjing,China | GR501-01 | |
Ultra pure water instrument | Merck KGaA Co., Ltd., Germany | Milli Direct-Q8 | |
Ultrasonic cleaner | Jiangsu Huaguan Electric Appliance Group Co., Ltd., Jiangsu, China | SB-100DT | |
Vernier caliper | Sanfeng Company, Japan | N20P | |
Yeast extract powder | Vicbio Biotechnology Co., Ltd., Beijing, China | LP0021 |
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