中度嗜盐菌Bacillus sp.I121耐盐机制的生理学分析

摘要

嗜盐菌在很宽的环境盐浓度范围内都能够正常生长，在0.5M-3.5M NaCl浓度下都能够保持相当高的的生长速率。这些嗜盐菌为什么能够适应各种渗透胁迫的分子生物学机制一直是细胞生物学领域研究的热点。它们对盐胁迫如此强的适应性的分子生物学原理如果得到阐明必将为人们对高等植物尤其是主要粮食作物的耐盐改良提供重要的启发。
　　 本文以中度嗜盐菌Bacillus.sp I121为材料，研究其耐盐机理，主要研究内容如下：
　　 1.中度嗜盐菌Bacillus Sp.1121的生理性状分析通过对Bacillus.sp.I121在各种盐浓度下生长情况的分析发现，该菌株能够在0.2-3.6M NaCl浓度下生长，最适NaCl浓度为0.9M-1.3M；对Bacillus.sp.I121利用有机酸的情况进行测定，发现甲酸，乙酸，丙酸，丁酸，乳酸都可以作为Bacillus.sp.I121的唯一碳源，其中对乳酸的利用效率最高；
　　 通过对Bacillus.sp.I121的相容性溶质进行测定发现，该菌株在高盐条件下主要靠积累脯氨酸和四氢嘧啶来抵抗盐胁迫。
　　 2.中度嗜盐菌Bacillus sp.I121耐盐性的酶学研究
　　 前期蛋白质组学分析发现Bacillus sp.I121在盐胁迫下多种物质运输和代谢相关蛋白的表达发生显著变化，本文对这些蛋白的活性进行测定，结果证明：
　　 随着NaCl浓度的升高，Bacillus sp.I121胞质3-磷酸甘油脱氢酶的酶活随之显著升高，当NaCl浓度为2.5M时，该酶的活性约为最适生长条件0.9M时的两倍；NaCl浓度从0.9M升高到2.5M的过程中，琥珀酸脱氢酶的酶活持续降低；5’-核苷酸酶的活性在高盐胁迫（2.5M）下显著上升；甲酸脱氢酶活性在盐胁迫条件下升高了近一倍。活性电泳结果证明，胞内谷氨酰胺合酶的活性不受盐胁迫影响，且总体活性较低。
　　 综合以上酶学测定和前期蛋白质组学结果，高盐环境下Bacillus.Sp.I121跨膜物质运输比较活跃，具体表现为ABC转运蛋白（ABC transporter permease）和3-磷酸甘油透性酶（glycerol-3-phosphate permease）表达水平上调，3-磷酸甘油脱氢酶活性升高。高盐环境下TCA循环和氧化磷酸化关键酶-琥珀酸脱氢酶（SDH）活性降低，表明在高盐环境下Bacillus.sp.I121三羧酸循环受到抑制，可能通过谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合成酶将TCA循环中间产物转化为脯氨酸和四氢嘧啶的前体谷氨酸。同时，嘧啶核苷转运蛋白表达上调，5’-核苷酸酶和甲酸脱氢酶活性升高为相容性溶质的积累提供了充足的氮源。

目录

文摘

英文文摘

缩略词(Abbreviation)

第一章 文献综述

一 中度嗜盐菌概述

1 中度嗜盐菌的定义及分类

2 中度嗜盐菌的栖息环境

3 中度嗜盐菌的生理特点

4 中度嗜盐菌的研究历史

二 中度嗜盐菌的噬盐机制

1 相容性溶质简介

2 相容性溶质的分类及功能

3 相容性溶质作用的分子机制

4 四氢嘧啶类相容性溶质的生物合成与转运途径

三 总结与展望

参考文献

第二章 中度嗜盐菌Bacillus sp.I121的生物学特性研究

一 材料与方法

1 菌株与培养条件

2 Bacillus sp.I121在不同盐浓度下生长情况的分析

3 Bacillus sp.I121对有机酸碳源的利用情况

4 相容性溶质测定

5 叠氮化钠和钒酸钠对Bacillus.Sp.I121生长的影响

二 结果与讨论

1 Bacillus.sp.I121在不同盐浓度下的生长情况分析

2 Bacillus.sp.I121的碳源测定

3 Bacillus.sp.I121在不同盐浓度下相容性溶质积累情况的分析

4 叠氮化钠和钒酸钠对Bacillus.sp.I121生长的影响

三 小结

参考文献

第三章 中度嗜盐菌Bacillus sp.I121耐盐性的酶学研究

一 材料与方法

1 Bacillus.sp.I121的相容性溶质合成途径中相关酶的制备

2 蛋白定量

3 酶活测定

4 谷氨酰胺合成酶活性电泳

二 结果与讨论

1 酶活测定:

2 ABC transporter的生物信息学分析

3 讨论

参考文献

全文结论

创新之处

研究生期间发表的论文

致 谢