鱼类致病性荧光假单胞菌铁调控系统的识别、功能分析及其在病害防治中的应用探索

Pseudomonas fluorescens is an aquaculture pathogen that can infect shrimp and many fish species. Infection of fish by P. fluorescens leads to the development of diseases such as fluorescence disease and red skin disease. Owing to the lack of effective means of control, the diseases often leads to mortality, thus causing heavy economic losses. Currently, studies on the pathogenesis of aquaculture-associated P. fluorescens are scarce, and the virulence mechanisms of this bacterium remain largely unclear. This situation promoted us to design the study on the iron-regulated system of P. fluorescens. We planned to employ the techniques of molecular biology and microbiology to identify, characterize, and analyze the function of the component genes of the iron-regulated system, and on the basis of the resultant findings, explore the possibility of the application of the iron-regulated genes in the control of P. fluorescens infection. Our study will add insights to the virulence mechanism of P. fluorescens and provide a guidance for the treatment of bacterial diseases in aquaculture.

荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)是一种广宿主范围的水产养殖动物病原菌，能感染虾类和多种海、淡水鱼类，诱发虾荧光病、赤皮病等，给养殖业造成严重经济损失。目前，在水产养殖业中，荧光假单胞菌病防治除抗生素类药物外尚无其它有效措施，其主要原因为该菌的基础研究, 尤其是致病机制等，尚未开展起来。基于此，申请人拟从与细菌毒力密切相关的铁调控系统入手，展开鱼类病原性荧光假单胞菌的基础研究。为此目的，本申请研究拟运用分子生物学和微生物学等方法识别、确定荧光假单胞菌铁调控系统，分析关键铁调控基因的表达、调控和功能，阐明铁调控系统在细菌致病过程中的作用，并且据此探索铁调控基因在病害防治中的应用可能。本申请项目研究的成功将不但在理论上填补目前荧光假单胞菌铁调控系统研究领域的空白，加深我们对荧光假单胞菌致病机制的理解，而且为水产养殖生物细菌性病害防治提供理论指导。

本项目利用蛋白质组学、微生物学、免疫学等技术对荧光假单胞菌铁调控系统进行了深入研究。发现铁调控因子Fur突变导致细菌多种毒力相关性能发生改变，揭示了三个铁调控的TonB依赖型外膜蛋白受体与细菌毒力的相关性以及免疫防控作用；通过对铁调控因子Fur突变株与野生株的比较蛋白质组学分析，发现了28个铁调控蛋白，其中2个蛋白为毒力因子, 1个蛋白作为亚单位疫苗具有显著保护能力；通过铁诱导全细胞蛋白质组分析发现了22个铁调控蛋白，其中3个蛋白与细菌致病性密切相关，1个蛋白具有亚单位疫苗潜能；通过铁调控外泌蛋白质组分析发现了15个铁相关分泌蛋白，阐释了1个蛋白(Fha)的毒性功能与免疫保护作用。综合而言，我们发现了大量铁调控系统相关蛋白，阐明了8个蛋白与细菌侵染的关系，发现4个蛋白具有免疫应用性，发表第一标注SCI论文5篇，申请国家发明专利2项。研究结果不但提升了我们对荧光假单胞菌铁调控系统以及致病机制的理解，并且形成了重要的基因/蛋白数据库，同时也为荧光假单胞菌病的防控提供了靶标。