植物乳杆菌ZDY2013的益生性、酸应激机制和对小鼠肠道菌群影响的研究

摘要

乳酸菌是一类调节胃肠道微生态平衡，促进宿主健康的益生菌。虽然我国乳酸菌菌种资源丰富，然而与国外研究相比，在具有自主知识产权、良好益生特性和压力耐受性的益生菌菌株研究和开发方面，尚有差距。
　　本文从中国传统发酵食品（酸豆角）中分离获得一株植物乳杆菌ZDY2013，评价了ZDY2013对酸、胆盐、模拟胃肠液的耐受性，以及药敏性和抗菌能力。结果表明，ZDY2013能够在pH3.5的MRS中正常生长，在pH2.0的MRS和在0.3％胆盐的MRS中保持较高的存活率。在模拟胃肠液转运过程中，ZDY2013的存活率高达65.84%。此外，经过MRS发酵24 h，ZDY2013的多糖产量高达204±7.68 mg/L，pH降至3.5以下。ZDY2013的发酵上清液能够抑制包括单增李斯特菌、沙门氏菌在内的8种食源性致病菌，其对部分抗生素具有耐受性，提示能与抗生素联用，用来调节肠道菌群。
　　鉴于植物乳杆菌ZDY2013突出的耐酸性能，本文进一步分析了其耐酸机制。分别通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）和反转录荧光定量PCR（RT-qPCR）技术分析了 ZDY2013在酸性条件下的细胞膜脂肪酸和相关基因 mRNA水平的变化。结果表明，ZDY2013能够在酸压力下调整细胞膜的脂肪酸组成和结构，并能通过调节基因的转录，改变其表达水平。脂肪酸改变主要表现为饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸的比例提高，多不饱和脂肪酸/总脂肪酸的比例降低。此外， ZDY2013在酸压力下调控了质子移位酶和谷氨酸脱羧酶基因的转录水平，同时还调控了产碱酶（精氨酸途径）基因的转录水平。糖酵解酶、脂肪酸合成酶和伴侣蛋白等基因的转录水平也发生了相应的差异表达。精氨酸代谢途径中基因的转录水平显著提高，其中鸟氨酸氨甲酰转移酶基因 argF、精氨基琥珀酸合成酶基因 argG、精氨酸分解代谢调节酶基因 argR分别发生了17.90，5.26，3.41倍的上调，提示精氨酸代谢通量的提高与植物乳杆菌ZDY2013在酸压力下的应对机制相关。
　　通过小鼠灌胃试验，应用PCR-DGGE，qPCR等技术分析了ZDY2013对小鼠肠道菌群的调节作用。PCR-DGGE结果表明，ZDY2013对正常小鼠的菌群结构具有明显调节作用，主要表现为菌群结构和多样性的变化。其中，盲肠区的变化最为显著，菌群丰富度显著上升（p<0.05）。PCA分析结果表明，ZDY2013灌胃组和对照组的数字化小点分归至不同的区域。荧光定量 PCR结果显示， ZDY2013灌胃组小鼠的肠道菌群结构发生了显著变化，乳杆菌属和双歧杆菌属等有益菌的数量升高，肠杆菌等潜在致病菌数量减少。
　　综上所述，植物乳杆菌ZDY2013具有较全面的压力响应调控机制，能够耐受极端环境压力和调节宿主肠道菌群，是一株具有益生潜能的乳酸菌。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 乳酸菌的益生作用

1.3 乳酸菌酸应激机制的研究进展

1.4 乳酸菌资源研究现状和待解决问题

1.5 展望

第二章 植物乳杆菌ZDY2013的分离鉴定和生物学特性研究①

2.1 前言

2.2 材料与方法

2.3 结果与分析

2.4 讨论

第三章 基于生理水平和转录水平探究植物乳杆菌

3.1 前言

3.2 材料与方法

3.3 结果与分析

3.4 讨论

第四章 植物乳杆菌ZDY2013对小鼠生理生化指标及肠道菌群的影响③

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.3 结果与分析

4.4 讨论

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录A1 试剂

附录A2 仪器设备

附录B1 细胞形态

附录B2 序列表

个人介绍

攻读学位期间的研究成果

获奖情况