保加利亚乳杆菌噬菌体的生物学特性及其侵染机理的研究

This project is try to induce and isolate Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus bacteriophage from the raw milk, strain culture, fermented milk products, fermentation equipments, as well as bacteriophage contaminated milk samples of three to five dairy factories. Research on their biological characteristics and obtain the whole genome sequences of two to three typical bacteriophages. Based on the bacterial source of Lactic Acid Bacteria Collection Center of Inner Mongolia Agricultural University, test the bacteriophage resistance of reserved Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Choose one resistant strain and one sensitive strain for further research. Using one typical bacteriophage infect these two strains (using the strains without infection as control sample), research on the transcriptomics of different infective periods, analyze the differences of gene expression profiles, explain the infective mechanism, provide reliable scientific foundament on bacteriophage infective mechanism, and then provide data and theory support on the selection of bacteriophage-resistant Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus strains, increasing the related products' stability.

本项目拟从3-5家乳品企业、生产工厂的原料乳、菌种培养物、发酵乳、发酵设备、噬菌体污染乳样品中诱导、分离保加利亚乳杆菌噬菌体，对其生物学特性进行研究。完成2-3个典型噬菌体（不同限制性酶切片段或与宿主细胞的不同关系）的全基因组测序，分析其同源性。依托内蒙古农业大学乳酸菌菌种资源库资源，对保藏的保加利亚乳杆菌对特定噬菌体的抗性进行研究，筛选不同抗性菌株，完成各菌株在噬菌体侵染前期、中期、末期的转录组学研究，分析其关键基因表达谱差异，从遗传的角度解释其侵染机理，为丰富噬菌体侵染机理提供可靠的科学依据，为选育抗噬菌体的保加利亚乳杆菌菌株，提高相关酸乳产品稳定性提供数据和理论支持。

噬菌体污染可导致发酵缓慢甚至失败，造成巨大的经济损失，是食品发酵行业存在的主要风险之一。为了更好的了解乳杆菌噬菌体的特性及其侵染机理，本研究从异常发酵液及溶原性菌株中分离、诱导获得乳杆菌噬菌体11株（其中烈性噬菌体2株，温和噬菌体9株），并对其生物学特性进行了评估。同时，评价了不同环境条件（温度、pH值）对乳杆菌烈性噬菌体及其宿主菌株存活能力的影响，以及不同温度、pH值、二价阳离子、氯霉素对其吸附能力的影响。在上述数据基础上，研究了不同温度条件和化学杀菌剂（乙醇、异丙醇、次氯酸钠、过氧乙酸）对乳杆菌烈性噬菌体的失活效果。完成了对乳杆菌烈性噬菌体的全基因组测序，并将其上传至NCBI数据库。对1株烈性噬菌体在侵染宿主的不同时期的转录组学进行了分析，定位了关键侵染基因，并对其侵染机理进行了解释。此外，本研究还首次使用宏基因组技术对正常发酵液、异常发酵液、异常发酵乳中菌群构成及噬菌体组成进行了分析。以上研究为丰富噬菌体侵染机理提供了可靠的科学依据，为选育抗噬菌体的乳杆菌菌株，提高相关产品稳定性提供了数据和理论支持。