CN110964700B - 一株马流产沙门氏菌噬菌体及其应用 - Google Patents

一株马流产沙门氏菌噬菌体及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一株具有广谱的杀菌能力的马流产沙门氏菌噬菌体及其应用,所述噬菌体的拉丁文名为被命名为DS2,保藏编号为CGMCC No.17093,于2019年1月18日被保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物学中心。该噬菌体对马流产沙门氏菌具有很强的裂解能力,为生产噬菌体制剂及用于养殖场消毒剂提供了噬菌体来源,也为本领域提供了一种防治马流产沙门氏菌病的绿色环保的新方法。

Description

一株马流产沙门氏菌噬菌体及其应用
技术领域
本发明涉及生物工程领域,尤其涉及一株马流产沙门氏菌噬菌体及其应用。
背景技术
噬菌体是具有感染能力的病毒,可以杀死细菌。与其他的病毒一样,这些感染开始于病毒与特异性细菌表面受体结合,然后在细菌内进行复制。噬菌体将核酸注入细菌后,利用细菌内的营养物质合成自身物质,并将宿主菌裂解,还会将噬菌体后代释放到周围环境中,感染周围其他的可感染细菌,因此噬菌体一旦在合适环境中感染细菌,数量往往会指数上升。噬菌体还具有高度的特异性,特定种类的噬菌体只会感染特定的细菌,不会对体内的正常菌群造成的影响。噬菌体因其特有的自然特征,有希望成为疗效较好的抗菌药。
在驴马等马科动物的养殖过程中,马流产沙门氏菌是沙门氏菌病的主要病原体,马流产沙门氏菌能引起马、驴等动物发生沙门氏菌导致的流产,能引起地方性流行,易感性马群、驴群一旦传入此病,则可引起母马及母驴暴发性大批流产,同时病原菌会随羊水胎儿、阴道分泌物大量排出体外。病菌可通过被污染的饮水与饲料经消化道传播,也会通过交配的过程传播。而沙门氏菌的许多临床分离株具有多重耐药性,现阶段使用传统的抗生素治疗,往往起不到很好的效果。且在驴集约化养殖过程中往往因对养殖环境不够重视,造成养殖过程中的马流产沙门氏菌感染愈发严重,引起疾病流行。
2006年美国食品药品监督局批准了噬菌体作为食品添加剂防控食品中的李斯特菌污染,表明噬菌体作为一种天然的生物消毒剂有广阔的前景。但是但是目前还没有发现具有有效的噬菌体作为抑菌制剂,用于防治马流产沙门氏菌病的报道。
发明内容
针对上述问题,本发明实施例提供了一株马流产沙门氏菌噬菌体及应用,对马流产沙门氏菌具有广谱的杀菌能力,被用于作为控制具有多重耐药性的马流产沙门氏菌病,作为环境消毒剂进行广泛使用,以有效避免马流产沙门氏菌病的爆发和传播。
本发明提供了以下技术方案:
本发明提供一株可特异性裂解马流产沙门氏菌的噬菌体,拉丁名Salmonellaabortus equi phage,命名为DS2,对马流产沙门氏菌具有广谱杀菌能力。噬菌体DS2保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物学中心,保藏日期为2019年1月18日,保藏编号为CGMCC No.17093。
噬菌体DS2经双层平板法以15株马流产沙门氏菌为对象,测定出噬菌体DS2可以裂解全部的15株马流产沙门氏菌,裂解率为100%,这一结果说明该噬菌体对马流产沙门氏菌裂解谱广,在临床治疗上具有良好的应用前景。
本发明提供了马流产沙门氏菌噬菌体在制备抑制马流产沙门氏菌病的制剂的应用。
所述的马流产沙门氏菌噬菌体在制备环境消毒剂中的应用,具体为用于制备抑制或杀灭马流产沙门氏菌的环境消毒剂的用途。此外,还可用于监控驴场环境中灭马流产沙门氏菌的污染情况。
优选地,所述马流产沙门氏菌噬菌体作为安全的生物环境消毒剂用于集约化养驴场环境消毒,避免马流产沙门氏菌感染导致的马流产的发生,并且避免该病的传染。
优选地,所述马流产沙门氏菌噬菌体作为消毒剂用于驴饲料的消毒,从而避免病从口入,提高饲料的安全性;还可作为消毒剂用于驴排泄物的消毒,避免由于携带病原菌的驴场排泄物污染周围环境,扼制病原菌的传播。
本发明提供一种环境消毒剂,其有效成分为如上所述的马流产沙门氏菌噬菌体。优选地,马流产沙门氏菌噬菌体的浓度1×105PFU/ml以上,此浓度下,不仅环境消毒剂的消毒效果好,并且成本最低。
优选地,所述环境消毒剂,除包含马流产沙门氏菌噬菌体外,还包含其他用于环境中病毒、细菌抑制或消灭的活性成分。
优选地,所述环境消毒剂可制备成不同剂型,对环境进行消毒或对病原菌的监测,剂型为喷雾剂、气雾剂、混悬剂、洗剂、淋洗剂、分散体或溶液剂。
本发明实施例提供的一株马流产沙门氏菌噬菌体及其应用具有以下有益效果:
1、本发明首次分离一株新的具有宽裂解谱的马流产沙门氏菌噬菌体DS2,并首次将该噬菌体应用于治疗和预防马流产沙门氏菌感染引起的沙门氏菌病,为本领域提供了一种防治马流产沙门氏菌病的绿色环保的新方法。
2、该噬菌体对马流产沙门氏菌具有很强的裂解能力,为生产噬菌体制剂及用于养殖场消毒剂及噬菌体治疗提供了噬菌体来源。
3、本发明提供的噬菌体便于进行工业化生产,而包含该噬菌体的环境消毒剂,使用方便,便于对驴场进行整体的消毒,严格控制马流产沙门氏菌的繁殖,极大地降低了由该病原菌导致的马流产的发生和传播,具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明提供的马流产沙门氏菌噬菌体的电子显微镜观察结果;
其中,T为噬菌体的尾部,H为噬菌体的尾部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一 马流产沙门氏菌噬菌体的筛选和纯化
(一)样品的采集
本发明中的驴粪样品采集于聊城市东阿县某驴场。
(二)样品中针对马流产沙门氏菌噬菌体的特异性扩增
取3克样品加入到200mL LB肉汤之中,再加入马流产沙门氏菌500μL,混匀后37℃过夜培养。
(三)双层平板法检测噬菌体的存在
配制琼脂含量为2%的营养琼脂固体培养基,高压灭菌之后,室温放置至约40-60℃后取10-15mL倾倒至培养皿内,均匀铺于皿底,室温放置30min使其凝固,将此营养琼脂作为底层琼脂。取上述大肠杆菌与样品的混合培养液,10000r/min离心15min,取上清使用滤器过滤除菌。然后取已高压灭菌并冷却至55℃的5ml含量为0.7%的营养琼脂培养基,100μL滤液与100μL的马流产沙门氏菌混合后37℃孵育5min。手搓试管混匀后,迅速倒入己准备好的底层琼脂平板上,旋转平皿使其分布均匀成上层琼脂。待琼脂凝固后,37℃倒置培养6-8h后,观察有无噬斑。如果有则进行步骤(四)。(以上操作均为无菌条件)
(四)噬菌体样品的纯化
抠取步骤(三)中获得的单个噬菌斑,放入1mL的营养肉汤培养基之中,37℃水浴10min,然后10000r/min离心5min,取上清过滤进行十倍比稀释至合适的稀释度,通过双层平板法进行噬菌斑的纯化,连续纯化3次,获得大小与形态一致的噬菌斑。得到噬菌体单克隆单体,并将该噬菌体命名为DS2。
(五)噬菌体样品的扩增
扣取步骤(四)中纯化完的单斑,放入1mL的营养肉汤培养基之中,37℃水浴10min,然后10000r/min离心5min,取上清100μL,与100μL马流产沙门氏菌菌液加入5mL无菌的营养肉汤液体培养基中,37℃恒温摇床200r/min培养3h,待混合液变澄清,得到噬菌体增殖液。
(六)噬菌体保存液的制备
将噬菌体增殖液与已高压灭菌的含60%甘油的营养肉汤液体培养基以1∶1的比例混合,即得到噬菌体保存液。噬菌体保存液-80℃保存。
实施例二 噬菌体的形态观察
取20μL噬菌体增殖液滴加在铜网上,沉淀15min以后用滤纸吸取多余的液体,滴加15μL 2%的磷钨酸染色液,染色5min,吸取多余染液,干燥后用电子显微镜观察。
电镜观察结果为:噬菌体DS2是一株长尾噬菌体,有一个六面体对称的头部,直径约75nm,有一个尾部长约150nm,见图1。
实施例三 噬菌体的分子生物学鉴定
1.噬菌体DS2的基因测序
提取噬菌体DS2的基因组后,进行全基因组测序,测序结果为:基因组全长114770bp,GC含量为40.26%。经过rast比对共182个开放阅读框,21个tRNA。无毒力基因耐药基因。
序列相似性比对分析使用BLAST在线工具(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/),结果表明,与其同源性最高的噬菌体为Salmonella phage Sepoy,其同源性达到97%,说明噬菌体DS2是一株新的噬菌体。从测序结果可知,其核酸为双股线性DNA,为长尾科噬菌体。
此外,根据基因组测序结果可得:与噬菌体宿主识别相关的尾部纤维(tailfibers protein)蛋白基因序列见序列表序列1,高度保守的末端酶大亚基(terminaselarge subunit)蛋白基因的序列见序列表中序列2,DNA聚合酶(DNA polymerase)基因的序列见序列表中序列3,裂解酶(lysozyme)基因序列见序列表中序列4。
实施例四 噬菌体生物学特性的检测
(一)噬菌体计数方法
将所得的噬菌体增殖液使用营养肉汤培养基依次进行十倍比稀释,取100μL的噬箘体增殖液与100μL的马流产沙门氏菌菌液混合后37℃孵育5min,用实施例1步骤(三)中的方法制备双层平板,每个稀释度做2个平行样。观察平板中的噬菌斑,取噬菌斑数在30-300个之间的平板来计数测效价。记录此稀释度的2个平行样的平均噬菌斑数,计算增殖液的噬菌体数(效价)。该株噬菌体效价为3.23×1010PFU/mL。
噬菌体效价(PFU/mL)=平均噬菌斑数×稀释倍数×100
(二)噬菌体紫外稳定性的检测
取4mL的噬菌体增殖液置于紫外灯下40cm处照射,每10min取200μL噬箘体增殖液,用双层平板法测效价。
紫外线照射20min后,噬菌体效价下降0.5个数量级,照射30min后噬菌体效价仍可保持在108PFU/mL,照射90min后噬菌体效价开始下降,经120min照射后,噬菌体效价跌至4×105PFU/mL。该噬菌体对短时间内对紫外具有较强的耐受能力。
(三)噬菌体热稳定性的检测
取200μL的噬箘体液,分别在37℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃水中放置20min、40min、60min。双层平板法测定效价。
噬菌体在40℃~60℃作用1h,效价基本不变,维持在1010左右,70℃作用3h效价下降1个数量级,80℃作用1h效价降至1×104PFU/mL,3h还可达1×102PFU/ml。说明该株噬菌体对高温有超强的耐受能力,在实际养殖过程中,即使炎热的夏季,噬菌体效价也基本不会受温度影响。
(四)噬菌体的pH稳定性的检测
取噬菌体增殖液500μL加入到4.5mL不同pH值的LB肉汤中,在37℃分别作用1h、2h、3h后将pH调回7.0,双层平板法测效价。
噬菌体在pH 4-11经过3h仍保持较高的活性。当pH3时,效价只有1.5×103PFU/mL左右,当pH 12时,经过3h效价为5×104PFU/mL,当pH13时作用3h,效价为7×102PFU/mL,基本丧失活性。
(五)噬菌体对氯仿的稳定性
向5mL噬菌体增殖液之中加入200μL的氯仿,同时设对照组,加入等量的LB。在37℃摇床中振荡培养30min,双层平板法测效价。
氯仿组的效价为1.1×1010PFU/mL,对照组的效价为1.9×1010PFU/mL。该噬菌体基本不受氯仿的影响。
实施例四、噬菌体裂解谱的测定
应用实施例1中步骤(三)中的双层平板法,以15株马流产沙门氏菌以及10株鸡白痢沙门氏菌,10株鼠伤寒沙门氏菌为对象,这15株马流产沙门氏菌分别为S1、S2、S3、S4、S5、FS1、FS2、FS3、FS4、FS5、TS1、TS2、TS3、TS4、TS5。十株鸡白痢沙门氏菌分别为BL1、BL2、BL3、BL4、BL5、BL6、BL7、BL8、BL9、BL10。十株鼠伤寒沙门氏菌分别为ty1、ty2、ty3、ty4、ty5、ty6、ty7、ty8、ty9、ty10分析噬菌体DS2的裂解谱。试验中双层平板内能产生噬菌斑,则说明噬菌体DS2能裂解该株沙门氏菌。
测定结果显示:噬菌体DS2可以裂解全部15株马流产沙门氏菌,裂解率为100%。对十株鸡白痢沙门氏菌仅可裂解BL9,对十株鼠伤寒沙门氏菌可裂解ty3、ty7,该结果说明该株噬菌体对马流产沙门氏菌具有高度的特异性。实施例五、噬菌体的体外杀菌试验
将发生流产的驴驹肝脏经微生物学检查,确定为马流产沙门氏菌感染后,用生理盐水进行研磨,加入终浓度为107PFU/ml的噬菌体DS2进行37℃孵育1h,用涂布法在SS培养基上检测组织中存余的沙门氏菌含量,试验设不加噬菌体的组织对照。
结果显示,不加噬菌体的肝脏组织匀浆中沙门氏菌的含量达2.5×106CFU/ml,加入噬菌体的肝脏组织匀浆中沙门氏菌的含量为3.1×103CFU/ml,沙门氏菌的浓度下降3个数量级。
实施例六、噬菌体对驴场环境的消毒实验
消毒剂的配置:以生理盐水为溶剂配置浓度为108PFU/ml的噬箘体溶液,即消毒剂。分别设置试验组和对照组,每个组分别取用来自发生流产的同一个驴舍中的饲草10g,试验组喷洒10mL的浓度为108PFU/ml的噬箘体溶液(即消毒剂),对照组喷洒等量的生理盐水。过夜后,将每组的饲草浸泡于5mL生理盐水之中,对饲草充分挤压并离心之后,将离心获得的液体于SS培养基上进行细菌涂布计数,对生长的淡黄色小菌落计数,统计马流产沙门氏菌的数量。
结果显示:对照组马流产沙门氏菌浓度为2.35×104CFU/g,试验组马流产沙门氏菌浓度为1.1×102CFU/g,经过含有噬菌体的消毒剂处理后的饲草,其沙门氏菌数量得到明显降低。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Figure BDA0002322582070000091
Figure BDA0002322582070000101
Figure BDA0002322582070000111
Figure BDA0002322582070000121
Figure BDA0002322582070000131
Figure BDA0002322582070000141
序列表
<110> 青岛农业大学
<120> 一株马流产沙门氏菌噬菌体及其应用
<160> 4
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 2058
<212> DNA
<213> 噬菌体DS2尾部纤维(tail fibers protein of Salmonella abortus equiphageDS2)
<400> 1
atgatttcga ataatgcacc agccaagatg gtcttaaata gtattatgac tggatatact 60
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<211> 1317
<212> DNA
<213> 噬菌体DS2末端酶大亚基基因(terminase large subunit of Salmonellaabortus equiphage DS2)
<400> 2
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gcacctgcta agaaatctgt cctagatggt ttggcatgcc tgcaagcact gttccagcaa 1140
ggtaagatca tcgtagatgc ttcatgcacc tcattgattc acgccctagc gaactacaag 1200
tgggacttcc aggaaggcga agagaaatta tcacgtgaaa aaccacgtca tgatgcgaac 1260
tctcaccttt gtgacgcact gcgttatgga atttactcaa tttcccgtgg gaaataa 1317
<210> 3
<211> 2568
<212> DNA
<213> 噬菌体DS2的DNA聚合酶基因(DNA polymerase of Salmonella abortusequiphage DS2)
<400> 3
ttgaaaattg cagtagttga taaagctcta aataacactc gttatgataa acacttccag 60
ctttatggtg agaaagttga tgtattccat atgtgtaacg agaagttatc tggtcgtttg 120
ctgaaaaagc atattacaat cggaactcca gataacccgt tcgatccgaa cgattatgat 180
tttgttgtac tagttggtgc tgaacctttc ctgtatttcg caggtaagaa aggtatcggt 240
gattatactg gtaaacgtgt agagcatggt ggctatgcca actggattgc aagtattagt 300
ccagctcagc tacactttaa acctgaaatg aaaccagttt tcgatgcaac tgttgaaagt 360
attcatgaca ttattaatgg tcgtgagaag attgcaaaag ctggtgatta tcgtcctatt 420
actgatccag atgaagctga agaatacatc aagatggtgt ataacatggt tatcggacct 480
atcgcattcg actccgaaac ctcagctctg tatgctcgtg atggttatct tcttggtgtt 540
tctatgtctc accaagagta tcagggagtc tatattgact ctgacagcat caccgaagta 600
gctgtacatt atctccagaa aattctggat agcaagaatc atcagatcgt ttttcataac 660
ttgaagttcg atatgcactt ttactcctat catctaggac tttccttcga gaaagcacat 720
aaagagcgta gacttcatga taccatgttg caacactatg ttcttgatga acgtcgtggt 780
actcacggct tgaaatctct ggctatgaag tatactgaca tgggcgatta tgactttgaa 840
ctggataagt tcaaggatga ttattgcaag gcacataaga tcaagaaaga ggatttcagc 900
tatgatctga ttccatttga tattatgtgg ccttatgctg caaaagatac cgatgctact 960
ctgcgtctgc ataacttctt cttaccgaaa attgagaaga atgaaaaact ttgcagtcta 1020
tactatgatg ttctgatgcc tggttgcgta ttcctgcaac gtgttgaaga tcgtggtgta 1080
ccgatttctg ttgaccgctt gaaagaagct cagtatcagt taactcacaa cctgaacaag 1140
gctcgtgaaa agctgtatac ttatccagaa gtcgttcagc tagagaaaga tcagaacgaa 1200
gcgtttaacc cgaactctgt taagcaactt cgtgttcttc tgtttgatta tgttggctta 1260
actccaactg gtaaactgac tgatacaggt gcagattcta caaacgcaga agctctgaac 1320
gaactagcaa ctcagcaccc gattgcgaaa actctgctag agattcgtaa gctgactaag 1380
ctgatctcta catatgttga gaagattctt ctgagcatcg atgcagatgg ttgcattcgt 1440
accggtttcc acgaacatat gactacttct ggtcgtttaa gttcttctgg taagctaaac 1500
ctgcaacagt taccacgtga tgaatctatt attaagggtt gtgtagtagc tcctcctgga 1560
tatcgtgtaa tcgcatggga cttaacaact gcggaagttt actatgctgc tgttctgtct 1620
ggtgacagaa atatgcaaca agtatttatc aacatgaaga atgagcctga taaataccct 1680
gacttccatt caaacatcgc acacatggta tttaaactga cttgtgaacc acgtgatgtt 1740
aagaagctgt tcccagctct acgtcaggct gctaaggcaa ttaccttcgg tattctatat 1800
ggttctggcc cagcgaaagt agctcattct gttaacgaag ctcttctgga acaggctgct 1860
aaaacaggcg aaccgtttgt tgaatgtacc gttgcagatg cgaaggacta tatcgaaact 1920
tacttcggtc agttccctca gcttaagcgt tggattgata agtgccacga tcagatcaag 1980
aactttggat tcatctatag tcactttggt cgtaagcgtc gtctgcacaa catccattcc 2040
gaagatcgtg gtgttcaggg tgaagaaatc cgttctggat ttaacgcaat cattcagtct 2100
gcatcttctg atagcctgtt gttaggtgct attgatgctg atgaagaaat cctgtccctg 2160
ggtctaggaa aagagatgaa gatcgtcatg ttggttcacg actccgtggt tgctattgta 2220
cgtgaagatc tgattgatca gtataacgag attctgattc gtaacatcca gaaggatcgt 2280
ggtattagta tccctggctg cccaattggt attgattctg attccgagaa aggtggttct 2340
cgtgactact cttgtggtaa gatgaagaaa cagcacccat caatcgcttg tattgatgat 2400
gatgagtata ctcgttatgt taagggtgta ttactcgatg cagatttcga gtataagaag 2460
ttagctgcaa tggataaaga gcatccagac cacagcaagt acaaggatga taagtttatt 2520
gctgtatgta aagatctgga taatgtgaaa aggattttag gtgcttga 2568
<210> 4
<211> 414
<212> DNA
<213> 噬菌体DS2的裂解酶基因(lysozyme of Salmonella abortus equiphage DS2)
<400> 4
atgagtttta aatttggtaa aaatagcgaa aaacaattag caactgttaa gcccgagcta 60
caaaaggtag ctcgtagggc tttagaacta tctccgtatg atttcacaat cgtacaaggt 120
attcgtacag tagcacaaag tgcccaaaac attgctaatg gtacttcatt tttgaaagac 180
cctagcaaga gtaaacatgt aacgggagac gctatcgatt ttgcaccata tattaatggt 240
aagattgatt ggaaagatct ggaagcattt tgggctgtta agaaggcttt tgaacaagct 300
ggtaaggaac ttggtgtcaa acttcgtttt ggtgccgact ggaatagttc tggtgattat 360
catgatgaga tcgatcgtgg tacttacgac ggtggtcacg tagaattagt ctga 414

Claims (10)

1.一株具有广谱的杀菌能力的马流产沙门氏菌噬菌体(Salmonella abortus equiphage),其特征在于,被命名为DS2,属于长尾病毒科,保藏编号为CGMCC No.17093,于2019年1月18日被保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物学中心。
2.如权利要求1所述的马流产沙门氏菌噬菌体在制备抑制马流产沙门氏菌导致的疾病的制剂的应用。
3.如权利要求1所述的马流产沙门氏菌噬菌体在监测马场中马流产沙门氏菌的应用。
4.如权利要求1所述的马流产沙门氏菌噬菌体在制备环境消毒剂中的应用,所述环境消毒剂用于抑制或杀灭马流产沙门氏菌。
5.如权利要求4所述的应用,其特征在于,所述马流产沙门氏菌噬菌体作为安全的生物消毒剂用于集约化养驴场环境消毒。
6.如权利要求4所述的应用,其特征在于,所述马流产沙门氏菌噬菌体作为消毒剂用于驴饲料的消毒、以及驴排泄物的消毒。
7.一种环境消毒剂,其特征在于,有效成分为如权利要求1所述的马流产沙门氏菌噬菌体。
8.如权利要求7所述的环境消毒剂,其特征在于,马流产沙门氏菌噬菌体的浓度为1×105PFU/ml以上。
9.如权利要求7所述的环境消毒剂,其特征在于,其中包含其他用于环境中病毒、细菌抑制或消灭的活性成分或助剂。
10.如权利要求7所述的环境消毒剂,其特征在于,环境消毒剂的剂型为喷雾剂、气雾剂、混悬剂或溶液剂。
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