《一株分離自北極的細菌經可見光照射致死的機理》是依託武漢大學，由彭方擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：一株分離自北極的細菌經可見光照射致死的機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：彭方
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
菌株R3-44分離自北極新奧爾松地區（北緯79 ）的表層土壤，其16S rRNA基因與幾丁質單胞菌屬的Chitinimonas koreensis具有最高同源性95%，是一株潛在的新分類單元，而且具有十分獨特的光敏感特性。該菌株是兼性厭氧菌，菌落避光培養呈黃綠色，而光照培養呈白色，移除光照後可恢復成黃綠色。但是，培養獲得的黃綠色菌體在有氧條件下進行可見光照射會導致死亡。本研究擬從光-色素-氧三個因素的角度分析其所起的作用和相互間的影響，探究菌株R3-44光致死的成因和機理。並通過對野生和白色突變菌株全基因組序列的比較和光、暗兩種培養條件下野生菌的轉錄差異表達譜，尋找色素表達的關鍵基因，分析在光和暗培養條件下的代謝差異，推測色素-卟啉代謝途徑的觸發、關閉機制及其與北極極晝極夜環境的可能適應機理。並對菌株R3-44的色素和卟啉成分及結構進行研究，探討其功能和作為光敏劑用於光動力學治療的可能性。
結題摘要
對菌株R3-44進行多項分類學研究，將其定名為Chitinimonas arctica sp. nov.。通過對菌株R3-44及其突變白色菌株R-7可見光照射致死現象分析，發現光的波長越短、能量越高，菌株R3-44和R-7的存活率越低；且在相同條件下，突變株R-7的存活率較野生株R3-44高。實驗發現，黃綠色菌株R3-44的卟啉含量是白色突變菌株R-7的兩倍，而添加提取的卟啉和色素都能增加突變菌株R-7的可見光致死率。通過色素成分分析發現色素可能是一種新型的類胡蘿蔔素。對野生和突變菌株進行基因組測序，獲得了菌株R3-44的基因組完成圖，序列總長度為5,292,479 bp，G + C mol %含量為60.79，基因預測有4594個基因。與突變菌株R-7的基因組進行比對，獲得65個差異基因。無論野生型還是突變型菌株都含有卟啉代謝通路基因，經驗證並沒有產生突變，推測突變株的卟啉積累量減少與基因突變無關，可能與基因的轉錄調控相關。分別提取光照（L）和黑暗（D）條件下菌株R3-44的RNA進行轉錄組測序，比較光照和黑暗條件下的基因表達差異，發現有顯著表達差異（FDR<0.05且|log2RPKM（L/D）|>1）的基因有860個，注釋到KEGG通路中的基因只有166個。通過比對，發現在基因組和轉錄組中都存在的差異基因有16個，主要是與分泌、次級代謝、轉錄調控相關的基因以及一些未知基因。由此可見，菌株R3-44的可見光致死現象與卟啉和色素的積累有關。而其在光和暗培養條件下色素與卟啉產生和積累的差異推測與其分泌系統、細胞壁狀態、色素代謝和轉錄調控相關。
