CN106191195A - 一种测定总酰基高丝氨酸内酯(ahl)含量的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定总酰基高丝氨酸内酯(AHL)含量的方法及其应用。该方法根据AHL生物报告菌株根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens A136遇到AHL时呈现蓝色现象且其显色距离与AHL浓度呈正相关这一特点而建立,适用于检测待测样品是否含有AHL及其浓度测定。利用的本发明AHL报告菌株根癌农杆菌A.tumefaciens A136,可检测广谱的AHLs,对酰基侧链长度为C6到C14的AHL具有不同程度的敏感性,且基于该菌株的检测方法具有简单、快速、直观和精确等优点,可以广泛应用于AHL检测及其浓度的测定。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,具体涉及一种测定总酰基高丝氨酸内酯(AHL)含量的方法及其应用。
背景技术
微生物细胞可以通过群体感应(QS)调控基因表达以响应细胞密度的增长。其中,QS是指随着微生物细胞密度的增长,微生物细胞产生的次级代谢产物浓度也增加,当某种代谢产物浓度(也称为信号分子)达到阈值时,微生物则启动调控多种生理功能相关的基因表达,包括生物膜的形成、胞外多糖的产生、毒性因子及抗生素的合成等。QS是依赖于细胞密度的信号分子浓度为信号的细胞间的一种相互作用和交流方式,对于微生物的生活史起着十分重要的调控作用。
根据目前的研究,QS信号分子大致可分为三大类:1)酰基高丝氨酸内酯类化合物(AHL),存在于革兰氏阴性菌中;2)寡肽类信号分子,存在于革兰氏阳性菌中;3)呋喃硼酸二聚酯也即自诱导物,存在于革兰氏阴性菌或革兰氏阳性菌中。其中,研究最为热门的信号分子为AHL。AHL由以高丝氨酸内酯环为母体,通过氨基化合与侧链连接起来形成酰基高丝氨酸内酯。由于侧链也即酰基的碳链长短以及3-碳位的取代的差异性,因此AHL种类繁多。常见的酰基侧链长度有C4至C14,其3-碳位取代有3-O及3-OH等。
由于细胞内多种干扰物质,细菌产生QS信号分子AHL的浓度一般较低。检测AHL是否存在及测定AHL浓度是目前QS研究的核心之一。目前已经报道了多种检测AHL的方法,如基于气相或液相与质谱联用的化学方法。常见的化学测定方法耗时且高成本。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种检测待测样品中AHL浓度的方法。
本发明提供的检测待测样品中AHL浓度的方法是利用根癌农杆菌Agrobacteriumtumefaciens A136遇到AHL时呈现蓝色且其显色距离与AHL浓度呈正相关这一原理,来检测待测样品中AHL浓度。其中,显色距离是指在平板点样测定方法中,根癌农杆菌A.tumefaciens A136随着待测样品AHL的扩散远近而呈现出不同的蓝色长度。
本发明提供的检测待测样品中AHL浓度的方法包括如下步骤:
1)将不同浓度的AHL标准溶液和待测样品分别间隔点样于涂有X-gal的培养基的同一高度的不同位置,得到加样后培养基;所述加样后培养基包括点有不同浓度的AHL标准溶液区域和点有待测样品区域;
2)将根癌农杆菌A.tumefaciens A136分别点样于所述加样后培养基上的所述不同浓度的AHL标准溶液和所述待测样品的正下方,且自每个所述不同浓度的AHL标准溶液或所述待测样品的点样处起,每间隔等距离点样一次所述根癌农杆菌A.tumefaciens A136,得到待培养培养基;
3)培养所述待培养培养基,分别测定每个浓度的AHL标准溶液的显色距离和所述待测样品的显色距离;
以所述AHL标准溶液的不同浓度为纵坐标,所述不同浓度的AHL标准溶液的显色距离为横坐标绘制标准曲线;
所述待测样品的显色距离为所述点有待测样品区域中所述待测样品的点样处与其正下方,且距其最远的蓝斑之间的直线距离;
所述每个浓度的AHL标准溶液的显色距离为所述点有每个浓度的AHL标准溶液区域中每个浓度AHL标准溶液的点样处与其正下方,且距其最远的蓝斑之间的直线距离;
4)将所述待测样品的显色距离代入所述标准曲线,得到待测样品中AHL的浓度。
上述方法中,所述AHL标准溶液为3OC6-HSL标准溶液。
上述方法中,所述每间隔0.5cm点样一次所述根癌农杆菌A.tumefaciens A136。
上述方法中,所述每个不同浓度的AHL标准溶液之间的直线距离及所述待测样品与AHL标准溶液之间的直线距离均为1.5cm。
上述方法中,所述培养的条件为30℃培养24-48h。
上述方法中,所述涂有X-gal的培养基为将X-gal与LB液体培养基混匀后得到的培养基,所述X-gal在所述涂有X-gal的培养基中的浓度为60μg/mL,所述LB液体培养基(1L)配方:胰蛋白胨10g,酵母粉5g,NaCl 10g,蒸馏水定容至1000mL。
上述方法在检测丁香假单胞菌烟草致病变种P.syringae pv.tabaci 11528生长过程中不同生长时期的AHL浓度中的应用也属于本发明的保护范围。
本发明的另一个目的是提供一种检测待测样品中是否含有AHL的方法。
本发明提供的检测待测样品中是否含有AHL的方法包括如下步骤:
1)将待测样品点样于涂有X-gal的培养基,得到加样后培养基;
2)将根癌农杆菌A.tumefaciens A136点样于所述加样后培养基上,且距离所述待测样品点样处0.5cm的位置,得到待培养培养基;
3)培养所述待培养培养基,得到培养后培养基;观察培养后培养基是否出现蓝斑;
若所述培养后培养基出现蓝斑,则待测样品中含有或候选含有AHL;反之,则待测样品不含有或候选不含有AHL。
上述方法中,
所述将根癌农杆菌A.tumefaciens A136点样于所述待测样品点样处的正下方,且距离所述待测样品点样处0.5cm的位置。
上述方法中,
所述培养的条件为30℃培养24-48h。
本发明的最后一个目的是提供AHL报告菌株的新用途。
本发明提供了AHL报告菌株在如下(1)-(4)中任一种中的应用:
(1)检测或辅助检测待测样品中是否含有AHL;
(2)制备检测或辅助检测待测样品中是否含有AHL的产品;
(3)检测或辅助检测待测样品中AHL浓度;
(4)制备检测或辅助检测待测样品中AHL浓度的产品。
上述应用中,所述AHL报告菌株为根癌农杆菌A.tumefaciens A136。
本发明提供了一种检测酰基高丝氨酸内酯(AHL)含量的方法,该方法根据AHL生物报告菌株根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens A136遇到AHL时呈现蓝色现象且其显色距离与AHL浓度呈正相关这一特点而建立,适用于检测待测样品是否含有AHL及其浓度测定。本发明利用的AHL报告菌株根癌农杆菌A.tumefaciens A136,可检测广谱的AHLs,对酰基侧链长度为C6到C14的AHL具有不同程度的敏感性,且基于该菌株的检测方法具有简单、快速、直观和精确等优点,可以广泛应用于AHL检测及其浓度的测定。
附图说明
图1为AHL标准液的显色情况。其中,从左到右的1-8个样品依次为:空白、无水乙醇、0.5μM、5μM、25μM、100μM、300μM、500μM的3OC6-HSL标准液。
图2为以显色距离d为横坐标,以AHL标准浓度为纵坐标的标准曲线图。
图3为各生长时期P.syringae pv.tabaci 11528所产AHL浓度。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
下述实施例中的定量试验,均设置三次重复实验,结果取平均值。
下述实施例中的根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens A136在文献“McLeanRJ,Whiteley M,Stickler DJ et al.Evidence of autoinducer activity in naturallyoccurring biofilms.FEMS Microbiol Lett 1997;154:259-63.”中公开过,公众可从中国科学院生态环境研究中心获得。
下述实施例中的丁香假单胞菌烟草致病变种P.syringae pv.tabaci 11528(Pta)购买于美国菌种保藏中心(ATCC),ATCC编号为11528。
下述实施例中的LB液体培养基(1L)配方:胰蛋白胨10g,酵母粉5g,NaCl 10g,蒸馏水定容至1000mL,调pH 7.2;LB固体培养基:LB液体培养基加入终浓度1.5%(W/V)的琼脂。
下述实施例中的5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷(X-gal)是Sigma-Aldrich公司的产品,产品编号为B4252。
实施例1、一种测定酰基高丝氨酸内酯(AHL)的方法
本实施例以根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens A136作为AHL报告菌株,根癌农杆菌A.tumefaciens A136含有β-半乳糖苷酶lacZ报告基因。当根癌农杆菌A.tumefaciens A136接触外源AHL时,其lacZ报告基因表达,其表达产物可以水解底物5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷(X-gal),产生蓝斑,AHL浓度不同、显色距离也不同,且该显色距离与AHL浓度呈正相关。利用根癌农杆菌A.tumefaciens A136测定一系列不同浓度的标准AHL配制液的显色距离,得知显色距离与AHL浓度关系的标准曲线,即可通过测定待测样品的显色距离而计算出待测样品中AHL的浓度。具体步骤如下:
1、活化AHL报告菌株根癌农杆菌A.tumefaciens A136
将根癌农杆菌A.tumefaciens A136接种于含有壮观霉素(终浓度为50μg/mL)和四环素(终浓度为4.5μg/mL)的LB液体培养基中,30℃培养24h,得到活化培养后的根癌农杆菌A.tumefaciens A136。
2、LB平板准备
在LB固体培养基上涂布浓度为60μg/mL的X-gal溶液(溶剂为二基甲酰胺)。
3、配制标准AHL溶液
选取3OC6-HSL(Simga,产品编号K3255)作为标准AHL,以无水乙醇为溶剂,配制不同浓度的标准3OC6-HSL溶液:0.5μM、5μM、25μM、100μM、300μM、500μM。
4、点样
用无菌小刀将步骤2制备的LB平板(涂x-gal)隔成约1cm宽的长条,每个长条间隔0.5mm;在每个长条的一端点一个3μL的标准3OC6-HSL配制液;然后分别在每个标准3OC6-HSL配制液的正下方,且每间隔0.5cm处点0.3μL的步骤1获得的活化培养后的根癌农杆菌A.tumefaciens A136,待自然晾干后,30℃培养48h,观察显色情况并测定显色距离d(显色距离是指待测样品或标准样品点样处与距其正下方且距其最远的蓝斑之间的直线距离)。其中,每个标准3OC6-HSL溶液浓度进行三次重复测定,最终选取平均显色距离d。
AHL标准液的显色情况如图1所示。其中,从左到右的1-8个样品依次为:空白对照、无水乙醇、0.5μM、5μM、25μM、100μM、300μM、500μM的3OC6-HSL标准液。
从图中可以看出,随着AHL溶液浓度的增大,显色距离也随着增大。
5、绘制标准曲线
根据步骤4测定的显色距离及其对应的标准AHL浓度,绘制显色距离d与AHL浓度C关系的标准曲线。
标准曲线如图2所示。从图中可以看出,显色距离d与AHL浓度C之间的关系为C=0.023e2.789d,R2=0.9999,表明该方法测定AHL浓度的可行性较好。
因此,可以通过如下方法测定待测样品中AHL浓度:
1)将不同浓度的AHL标准溶液和待测样品分别间隔点样于涂有X-gal的培养基的同一高度的不同位置,得到加样后培养基;加样后培养基包括点有不同浓度的AHL标准溶液区域和点有待测样品区域;
2)将AHL报告菌株分别点样于加样后培养基上的不同浓度的AHL标准溶液和待测样品的正下方,且自每个不同浓度的AHL标准溶液或待测样品的点样处起,每间隔0.5cm点样一次AHL报告菌株,得到待培养培养基;
3)培养待培养培养基,分别测定每个浓度的AHL标准溶液的显色距离和待测样品的显色距离;并以AHL标准溶液的不同浓度为纵坐标,不同浓度的AHL标准溶液的显色距离为横坐标绘制标准曲线;
待测样品的显色距离为点有待测样品区域中待测样品的点样处与距其最远的蓝斑之间的直线距离;
每个浓度的AHL标准溶液的显色距离为点有每个浓度的AHL标准溶液区域中每个浓度AHL标准溶液的点样处与其正下方,且距其最远的蓝斑之间的直线距离;
4)将待测样品的显色距离代入标准曲线,得到待测样品中AHL的浓度。
实施例2、AHL报告菌株在检测丁香假单胞菌烟草致病变种P.syringaepv.tabaci11528(Pta)生长过程中不同生长时期的AHL浓度中的应用
1、提取AHL
分别提取不同生长时期(对数期、早稳定期和后稳定期)的Pta培养液中的AHL。具体步骤如下:分别向不同生长时期(对数期、早稳定期和后稳定期)的Pta培养液中加入等体积的酸化的乙酸乙酯(含0.2%的冰醋酸)抽提三次;取有机相(上层),合并有机相;氮气吹干,用色谱级的乙腈(honeywell,产品编号AH015-4)溶解;有机滤膜过滤,分别得到不同生长时期的AHL提取液,于-20℃保存备用。
2、测定显色距离
按照实施例1的步骤4中的方法分别将不同生长时期的AHL提取液点样于涂有X-gal的LB平板上(此处不同生长时期的AHL提取液与实施例1中的AHL标准品在同一个培养基),并以乙腈为对照;然后分别在不同生长时期的AHL提取液正下方,且每间隔0.5cm处点0.3μL的实施1中的步骤1获得的活化培养后的根癌农杆菌A.tumefaciens A136。30℃培养48h,测定其显色距离d,分别得到各生长时期的AHL提取液的显色距离。
3、计算AHL浓度
分别将步骤2中测定的各生长时期的AHL提取液的显色距离代入实施例1获得的标准曲线公式中,分别计算出Pta在生长过程中各时期的AHL浓度大小。
结果如图3所示。从图中可以看出:对数期(OD600=0.6-0.8)时AHL浓度为0.6μM,早稳定期(OD600=0.8-1.6)时其浓度约为2.43μM,后稳定期(OD600>1.6)时其浓度小于0.6μM。说明本发明的方法可以用于测定AHL浓度,且测定方法简单准确。
Claims (10)
1.一种检测待测样品中AHL浓度的方法,为利用根癌农杆菌Agrobacteriumtumefaciens A136遇到AHL时呈现蓝色且其显色距离与AHL浓度呈正相关这一原理,来检测待测样品中AHL浓度。
2.根据权利要求1所述的方法,包括如下步骤:
1)将不同浓度的AHL标准溶液和待测样品分别间隔点样于涂有X-gal的培养基的同一高度的不同位置,得到加样后培养基;所述加样后培养基包括点有不同浓度的AHL标准溶液区域和点有待测样品区域;
2)将根癌农杆菌A.tumefaciens A136分别点样于所述加样后培养基上的所述不同浓度的AHL标准溶液和所述待测样品的正下方,且自每个所述不同浓度的AHL标准溶液或所述待测样品的点样处起,每间隔等距离点样一次所述根癌农杆菌A.tumefaciens A136,得到待培养培养基;
3)培养所述待培养培养基,分别测定每个浓度的AHL标准溶液的显色距离和所述待测样品的显色距离;
以所述AHL标准溶液的不同浓度为纵坐标,所述不同浓度的AHL标准溶液的显色距离为横坐标绘制标准曲线;
所述待测样品的显色距离为所述点有待测样品区域中所述待测样品的点样处与其正下方,且距其最远的蓝斑之间的直线距离;
所述每个浓度的AHL标准溶液的显色距离为所述点有每个浓度的AHL标准溶液区域中每个浓度AHL标准溶液的点样处与其正下方,且距其最远的蓝斑之间的直线距离;
4)将所述待测样品的显色距离代入所述标准曲线,得到待测样品中AHL的浓度。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述AHL标准溶液为3OC6-HSL标准溶液。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法,其特征在于:每间隔0.5cm点样一次所述AHL报告菌株。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法,其特征在于:
所述培养的条件为30℃培养24-48h。
6.权利要求1-5中任一所述的方法在检测丁香假单胞菌烟草致病变种P.syringaepv.tabaci 11528生长过程中不同生长时期的AHL浓度中的应用。
7.一种检测待测样品中是否含有AHL的方法,包括如下步骤:
1)将待测样品点样于涂有X-gal的培养基,得到加样后培养基;
2)将根癌农杆菌A.tumefaciens A136点样于所述加样后培养基上,且距离所述待测样品点样处0.5cm的位置,得到待培养培养基;
3)培养所述待培养培养基,得到培养后培养基;观察培养后培养基是否出现蓝斑;
若所述培养后培养基出现蓝斑,则待测样品中含有或候选含有AHL;反之,则待测样品不含有或候选不含有AHL。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:
所述将AHL报告菌株点样于所述待测样品点样处的正下方,且距离所述待测样品点样处0.5cm的位置。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于:
所述培养的条件为30℃培养24-48h。
10.AHL报告菌株在如下(1)-(4)中任一种中的应用:
(1)检测或辅助检测待测样品中是否含有AHL;
(2)制备检测或辅助检测待测样品中是否含有AHL的产品;
(3)检测或辅助检测待测样品中AHL浓度;
(4)制备检测或辅助检测待测样品中AHL浓度的产品;
所述AHL报告菌株为根癌农杆菌A.tumefaciens A136。
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