中国畜牧兽医2009年第36卷第5期生理生化・45・
牛瘤胃液中链球菌的分离与鉴定
苑学h2。邢欣1,龙淼1,逄晓阳1.v,刘国文1,孙国权2,王哲1
(1.吉林大学畜牧兽医学院,长春130062;2.内蒙古民族大学动物科技学院,通辽028042;
3.吉林省产品质量监督检验院,长春
130022)
摘要:在牛瘤胃中,牛链球菌的数量和发酵类型直接影响瘤胃的正常生理活动,同时牛链球菌发酵产生的乳酸和其内存在的各种酶在实际的工业生产中具有重要的价值。本试验从新采集的牛瘤胃液中分离得到菌株,用微量生化反应管和16SrRNA技术分别对菌株的生化及遗传特性进行鉴定,结合革兰氏染色和形态学观察结果判定所分离的菌株即为牛链球菌,为更好地研究和改造该菌奠定了理论和试验基础。
关键词:牛链球菌;分离鉴定;16SrRNA中图分类号:s852.61+1
文献标识码:A
文章编号:1671—7236(2009)05一0045一04
牛链球菌(Streptococcusboris)是瘤胃内一种常见的革兰氏阳性乳酸生成菌,是瘤胃正常的菌群,
2002)。其还可以产生较稳定的脲酶,且活性相当高,在瘤胃内非蛋白氮的分解中起重要作用(MurielSales—Dural等,2001)。此外在许多提高瘤胃功能的微生态制剂中,均有牛链球菌及其发酵产物参与
(张名爱等,2007)。
兼性厌氧(Krause等,1996;Buchanan等,1984)。牛链球菌可以将易发酵的饲料分解为n乳酸和L-乳酸,L-¥L酸吸收后可迅速转化成丙酮酸氧化利用;而D-¥L酸则代谢缓慢,当其汇聚量超过肝脏的代谢功能时,即导致代谢性酸中毒(安娟,2007)。因此调控瘤胃微生物发酵生成L一乳酸,对缓解代谢性酸中毒有着积极的意义。而这其中的关键是分离、筛选出具有利用淀粉作为底物生成乳酸的菌株,且在不干扰瘤胃正常的微生物发酵基础上将其改造成n乳酸生成缺陷菌,有助于预防和治疗瘤胃酸中毒。国外还有人用免疫接种牛链球菌来降低绵羊瘤胃酸中毒的风险,并获得了成功(Shu等,2000)。另外,利用牛链球菌可以分解淀粉成L一乳酸,且产率和纯度较高,这一特点可以用其来生产大量高纯度的L-乳酸,进而合成聚乳酸应用于工业生产(Sang等,
收稿日期:2008—1l一12
作者简介:苑学(1963一).男,内蒙古人,副教授。主要从事动物
医学研究。
通信作者:刘国文(1973一),男,副教授,硕导,主要从事动物营
养代谢病研究。
基金项目:国家自然科学基金(30600441)。
牛链球菌的分离鉴定可为其在体内外对乳酸代谢及瘤胃微生物发酵影响的研究奠定基础,并对瘤胃酸中毒的预防和治疗提供理论保证。1材料与方法
1.1材料专性厌氧球菌营养液,厌氧血琼脂VS培养基(未加抗生素)(熊德鑫,1986),LB固体培养基,LB液体培养基(陈天寿等,1987),生化反应管(31种),TaqDNA聚合酶,dNTPsMixture,5rag/mI,EB,PMDl8-T载体,感受态细胞(自备)。DNA回收试剂盒、DNA小量制备试剂盒;溶菌酶、蛋白酶K、SDS、溴酚蓝、Tris碱、EB、琼脂糖、EDTA等;常用化学药品为国产分析纯;PCR试验所用试剂按照于鸿玲等(2006)配制。
1.2仪器852一A型厌氧罐、厌氧产气袋、ZF型紫外投射反射分析仪、PCR仪、高速冷冻离心机、可调式温水水浴箱、CO。培养箱、超低温冰柜、酸度计、试管、试管塞、玻璃瓶等。
1.3
方法
bodyweightevery
dayfor16weeks。thendrinkwithsterilizedwaterforanother2weeks.At18thweek,the
ratswerekilled.
Microvaseulardensity(MVD)andvascularendothelialgrowthfactor(VEGF)proteinlevelintumortissueweredeterminedby
immunohistochemistry.Theresultsindicatedthatthanthoseinthemodel
MVDandVEGFproteinlevelsintheSEMgroupweresignificantlylower
rat
group(P<0.05).ItdemonstratedthatSEMcouldinhibitangiogenesisinthe
hepatoma.The
down-regulatingofVEGFexpressionmightbeinvolvedintheangiogenesisinhibition.
Keywords:sdenium-enriehedmalttdiethylnitrosamine;rathepatocarcinogenesis;angiogenesis
万方数据
・46・生理生化1.3.1瘤胃液的采集用导胃管从健康奶牛导出
瘤胃液,装入无菌烧瓶中,密封,37℃保温,立即送入实验室。用4层滤网(180目)过滤后通5minCO:,使之饱和,4℃300r/min离心10min,去除饲料颗粒、纤毛虫等。吸取上清用埃氏巨型球菌营养液冲洗2次,每次4℃,2300r/min离心5min。将瘤胃菌液收集入150mI。营养液的三角烧瓶中,于37℃的温箱内厌氧环境培养48h进行增菌(李涤生等,1983)。
1.3.2
细菌的分离培养和形态学及生化反应鉴定
将配制好的厌氧血琼脂放置在无菌操作台上,用无菌枪头吸取摇匀的瘤胃液50肛L,用涂布棒涂匀,放人厌氧培养罐内,加入厌氧产气袋,密闭,置于37℃进行厌氧培养,经过反复分离纯培养从培养基上得到单菌落接种于专性厌氧液体培养基内,同样培养48h,根据其生物学性状、染色特点、生化反应进行初步鉴定(Buchanan等,1984)。1.3.3细菌的分子生物学鉴定
1.3.3.1
染色体基因组DNA提取
取对数生长
的液体培养基内的菌液2mL,用细菌基因组DNA小量制备试剂盒提取细菌DNA。操作按照小量细菌基因组DNA制备试剂盒操作说明书进行(奥斯伯等,1998;萨姆布鲁克等,2002)。
1.3.3.2
PCR扩增
以提取的细菌染色体基因组
为模板,根据GenBank中埃氏巨型球菌(AYl96919)的16SrRNA序列,设计、合成如下的引物序列:上游引物P1:5’一AGAGTTTGATCCT—GG一3’;下游引物P2:5’一GGACTACTAGGG—
TATCTAAT一37,PCR预计扩增目的片段大小为
805
bp。PCR反应体系为25弘L,灭菌三蒸水17.3
pL,P1、P2引物各1弘L,基因组模板1耻L,10×
Taq—buffer2.5肛L,dNTP(2.5mmol/L)2/-tL,Ex
Taq酶0.2弘L。扩增条件:94℃预变性5
min;94
℃变性45s,33℃退火45s,72℃延伸1min,30次循环;72℃延伸10
min。
1.3.3.3
扩增产物电泳分析、回收取PCR扩增
产物在1%琼脂糖凝胶用60V电泳15min,紫外灯下观察电泳结果,对于目的片段用凝胶回收试剂盒回收。
1.3.3.4
PCR产物的连接和转化将回收的PCR
产物与pMDl8一T载体连接,16℃连接过夜。将连接产物与大肠杆菌DH5a感受态细胞轻轻混匀,在
万方数据
中国畜牧兽医
2009年第36卷第5期
冰水中放置45min后,42℃热激2min,冰浴5min,加入200luL无菌LB培养基,混匀后37℃摇床培养1h.然后将菌液均匀涂布在含Amp的LB琼脂平板上,37℃倒置培养12~16h。在含Amp的LB平板上挑取单个菌落接种到5mL的LB液体培养基(含Amp的量)上,在37℃恒温震荡培养
12~16h。
1.3.3.5
重组质粒的扩增与测序用质粒DNA
小剂量纯化试剂盒提取重组质粒,电泳观察提取结果。PCR扩增重组质粒,电泳观察并送到TaKaPa公司测序,由DNAsis软件分析测序结果。根据测序结果在GenBank上利用BLAST进行序列的同源性分析。2试验结果
2.1
细菌的形态和培养特性在厌氧血琼脂培养
基上,菌落呈紫红色,菌落边缘圆润光滑、凸起,直径
0.5~lItlm,专性厌氧液体培养物中细菌以长链为
主。由图1可见,目的菌株革兰氏染色为阳性,细菌
常以单个或成对存在、短链状。10℃环境下,6.5%NaCl培养液和pH为9.6或0.1%的美兰牛奶中均不生长;在40%胆汁培养基中生长;45℃环境下生长,耐热,60℃30min仍具有活性。
图l
链球菌形态学观察结果
2.2
细茵的生化鉴定由表1可知,目的菌能发酵
葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖、乳糖、蔗糖、麦芽糖、柳醇、棉籽糖,但不能发酵鼠李糖、蕈糖和菊糖;能水解淀粉.能发酵甘露醇,不能发酵山梨醇、赤藓醇、肌
醇、侧金盏花醇、苦杏f_:苷、水杨苷、七叶苷、尿素、靛基质,不能液化明胶,能从硝酸盐生成亚硝酸盐,胆
汁能刺激其生长。
中国畜牧兽医2009年第36卷第5期生理生化・47・
结果+
————
一—-一
2.3
PCR扩增结果由图2可知,扩增片段大小在805bp左右,是所需要片段。
2.4
16SrRNA序列测定结果
牛链球菌16SrRNA基因的测序结果已提交GenBank数据库,其
登录的序列号为曲I
AFl04109.1
AFl04109。本
试验得到的序列经BLAST对GeneBank数据库进行同源性分析。与已报道的牛链球菌16SrRNA基因序列相比,其同源性达99%,因此可以鉴定为牛
链球菌。
图2链球菌的PCR扩增结果
注:1为DL一2000
DNA
Marker
2、3为菌株PCR扩增结果。
3讨论
牛链球菌是革兰氏阳性链球菌属的一种,主要存在于反刍动物的瘤胃内,是参与瘤胃发酵的重要瘤胃微生物之一,对反刍动物乳酸的生成起重要作用。它可以将谷类饲料(主要富含碳水化合物)迅速发酵D-¥L酸和L-乳酸。其中不易被代谢的D乳酸是引发代谢性酸中毒主要物质;而L-¥L酸一方面可以很快被代谢不会造成酸中毒,另一方面其及其聚随着奶牛业的快速发展,瘤胃酸中毒在奶牛饲万方数据
突然死亡综合征等(Buchanan等,1984)。此外,由于近年来利用微生物生产高纯度的L_乳酸成为国
际的研究热点,但是自然界中能生产L一乳酸的微生物极少。随着基因工程的飞速发展和广泛应用,利用基因工程的方法构建L厂乳酸高产菌株成为人们研究的焦点。天然的大肠杆菌没有L一乳酸脱氢酶,没有L一乳酸产生。许多研究人员将表达牛链球菌L一乳酸脱氢酶基因的质粒转化到大肠杆菌菌株中,期望在大肠杆菌中建立新的L-乳酸代谢途径(张黎等,2005)。为此,分离筛选出对乳酸生成具有重要意义的菌株一牛链球菌,并通过生物化学手段将其改造成D-¥L酸生成关键酶基因缺失T程菌,从而减弱其生成胁乳酸的能力,对纠正或缓解奶牛乳酸酸中毒具有重要意义;并且可以通过基因工程方法将牛链球菌的L一乳酸脱氢酶基因转入其它菌株中,转化葡萄糖生产L一乳酸,从而对生产高纯度的L-¥L酸产
生深远的影响。
本试验在对目的菌进行体外培养过程中,选用了专性厌氧细菌培养基一VS厌氧血琼脂培养基作为分离和纯培养的特异性固体培养基,并加入了能够刺激目的菌生长的吐温一80(于鸿玲等。2006),这些
改进增加了培养基对目的菌的选择性。牛链球菌的生物学性状表现为菌落呈紫红色,菌落边缘圆润光滑,凸起,兼性厌氧,再结合生化特性观察结果,可以初步判定牛链球菌。
以往对微生物的认识基于对微生物的培养和纯种分离技术,而在自然环境中的微生物92%~98%的种类至今尚是不可培养的,成为正确认识微生物养技术的限制,对样品进行客观的分析,更精确地揭的日益完善,16SrRNA序列分析作为微生物系统rRNA的遗传保守性和其大小最适合
生态系的严重障碍。分子生态技术的应用克服了培示微生物种类和遗传的多样性。随着分子遗传学和分子生物学技术的迅速发展.微生物核糖体数据库分类的主要依据已得到了广泛认同,该技术已成为细菌分类和鉴定的一个有力工具(周煜,1999)。该技术利用微生物遗传信息中小亚基单位核糖体
RNA的16S合物还是工业生产重要的原料之一。
养中影响越来越明显,瘤胃酸中毒发生时,导致奶牛生长速度下降和饲料转化率降低,从而引起奶牛产奶量、乳脂率和体重下降等。瘤胃低pH和较高乳酸浓度持续数月甚至数年,还可导致瘤胃炎、瘤胃角质化、蹄叶炎、腹泻、瘤胃血管血栓、脑灰质软化症、
进行分析的特点(于鸿玲等,2006),从微生物样本中
・48・生理生化
中国畜牧兽医2009年第36卷第5期
提取16SrRNA的基因片段,通过克隆、测序或酶
6杨舒黎,王加启,h噩攀.瘤胃微生物定量方法研究进展[J].中
切、探针等手段获得16SrRNA的序列信息,再与
国畜牧兽医.2007.34(3):5~8.
7陈天寿主编.微生物培养基的制造与应用EM].北京:中国农业出
16S
rRNA数据库中的序列数据或其它数据进行比
版社,1987.
较,确定其在进化树中的位置或属种,从而鉴定样本8周煜.16S
rRNA序列分析法在医学微生物鉴定中的应用[J].生
中可能存在的微生物种类。这些新的技术有助于更物技术通讯,1999,10(4):297
305.
好的理解瘤胃饲料利用的机制。
9段智勇.郭嫣秋,刘建新.现代分子生物学技术在瘤胃微生态系
一直以来牛链球菌被认为在饲喂富含淀粉的日统研究中的应用[J].微生物学报,2006(1):166~169.
粮中占主导位置,但用实时定量PCR研究结果表10萨姆布鲁克J.DW拉塞尔著,黄培堂等译.分子克隆实验指南
(第i版)[M].北京:科学出版社,2002.
明,在很多动物中,当日粮从稻草转换为谷物时牛11奥斯伯F,布伦特R,RE金斯顿,等.精编分子生物学实验指南
链球菌不受影响。因此,利用这些新技术可以重[M].北京:中国科学出版社。1998.
新确立不同微生物群体在瘤胃中的代谢机制,相12熊德鑫,厌氧菌的分离和鉴定[M].南昌:江西科学技术出版社,
信在未来的几十年瘤胃微生物学将有重大改变1986.(段智勇等,2006)。根据以上技术的特点和优势,13
KrauseD
O,RussellJB.HOWmanyruminalbacteria
are
there.
本试验应用这些技术并得到了牛链球菌遗传信
J
Dairy
Sci,1996;79(8):1467~1475.
14
MurielSales-Duval。FrancoisL,G6rardB.Proteolyticactivity
息,分离到了菌株,为更好的研究和改造牛链球菌of
streptococcus
borisculturedalone
or
associatedwithprevotel—
奠定了基础。
laalbensis,ontwokindsofproteinsubstratesl
Casein
orPea
Proteins.Anaerobe,2001。7(4):199~208.
参
考
文
献
15
ShuQ,H
S
Gill,RA
Leng。et
a1.Immunizationwith
a
strepto—
1于鸿玲,李艳飞,逢晓阳,等.瘤胃反刍月形单胞菌的分离鉴定
COCCUS
bovisvaccineadministeredby
different
routes
againstlae—
[J3。中国兽医杂志,2006(11):25~26.
ticacidosisinsheep.TheVeterinaryJournal,2000,159(3):
2安娟.反刍动物发生瘤胃酸中毒的营养机制及其防治[J].中国
262~269.饲料,2007(2):23~26.
16
Buchanan
R
E,Gibbons
N
E.伯杰细菌鉴定手册(第八版).北
3张名爱,崔春涛,郭绍聪.微生态制剂在奶牛生产中的应用[J].
京:中国科学出版社,1984.
中国奶牛,2007(1):15~17.
17Sang
SL。]ih-TayHsu,Hildrio
C,et
a1.Theeffectofbovicin
4张黎,韦宇拓,黄彦,等.牛链球菌L.(+)一乳酸脱氢酶基因的克
HC5.abacterioeinfromStreptococcus
bovisHC5,on
ruminal
隆及在大肠杆菌中表达[J].食品与发酵工业,2005(9):24~28.methaneproductionin
vitro.FEMSMicrobiology
Letters,2002,
5李涤生,娆升.厌氧菌[M].合肥:安徽科学技术出版社.1983.
217(1):51~55,
IsolationandIdentificationofSf,Ppfococc“sBovis
inCattleRumenGastricJuice
YUANXuel“,XINGXinl,LONGMia01,PANGXiao-yanga”,LIUGuo-wenl,SUNGuo-quanz,WANGZhel
(1.CollegeofAnimalScienceandVeterinary
Medicine,JilinUniversity,Changchun130062,China;
2.CollegeofAnimal
Science
andTechnology,InnerMongoliaUniversityfortheNationalities,Tongliao028042,China;
3.Product
QualitySupervisionandInspectionInstituteofJilinProvince,Changehun130022,China)
Abstract:Incattlerumen,thenumberofStreptococcusborisandthe
type
offermentationhave
a
directeffect
on
ruminal
normalphysiologicalactivity.Inthemeantime,lacticacidwhichisproducedbyStreptococcusboris’sfermentation
andallkinds
ofenzymeswhichexistinStreptococcusborishaveimportantvaluesinpracticalindustrialproduction.Inthistest,authorisola—
tedstrain
from
ruminalfluids,andusedthemicrocrystallinebiochemical
event
reactons
andthe16SrRNA
gene
technology
toi—
dentifythebiochemistryandinheritedcharacteristicoftheisolatedstrainrespectively,binding
tO
theviewingresultofgram
stainingand
morphology,authorassessmenttheisolatedstrainwasStreptococcusboris,providingthetheoryandexperiment
foundationforstudyandresearchthestreptococcus
bovispreferably.
Keywords:StreptococcusborisIisolationandidentification;16SrRNA
万方数据
中国畜牧兽医2009年第36卷第5期生理生化・45・
牛瘤胃液中链球菌的分离与鉴定
苑学h2。邢欣1,龙淼1,逄晓阳1.v,刘国文1,孙国权2,王哲1
(1.吉林大学畜牧兽医学院,长春130062;2.内蒙古民族大学动物科技学院,通辽028042;
3.吉林省产品质量监督检验院,长春
130022)
摘要:在牛瘤胃中,牛链球菌的数量和发酵类型直接影响瘤胃的正常生理活动,同时牛链球菌发酵产生的乳酸和其内存在的各种酶在实际的工业生产中具有重要的价值。本试验从新采集的牛瘤胃液中分离得到菌株,用微量生化反应管和16SrRNA技术分别对菌株的生化及遗传特性进行鉴定,结合革兰氏染色和形态学观察结果判定所分离的菌株即为牛链球菌,为更好地研究和改造该菌奠定了理论和试验基础。
关键词:牛链球菌;分离鉴定;16SrRNA中图分类号:s852.61+1
文献标识码:A
文章编号:1671—7236(2009)05一0045一04
牛链球菌(Streptococcusboris)是瘤胃内一种常见的革兰氏阳性乳酸生成菌,是瘤胃正常的菌群,
2002)。其还可以产生较稳定的脲酶,且活性相当高,在瘤胃内非蛋白氮的分解中起重要作用(MurielSales—Dural等,2001)。此外在许多提高瘤胃功能的微生态制剂中,均有牛链球菌及其发酵产物参与
(张名爱等,2007)。
兼性厌氧(Krause等,1996;Buchanan等,1984)。牛链球菌可以将易发酵的饲料分解为n乳酸和L-乳酸,L-¥L酸吸收后可迅速转化成丙酮酸氧化利用;而D-¥L酸则代谢缓慢,当其汇聚量超过肝脏的代谢功能时,即导致代谢性酸中毒(安娟,2007)。因此调控瘤胃微生物发酵生成L一乳酸,对缓解代谢性酸中毒有着积极的意义。而这其中的关键是分离、筛选出具有利用淀粉作为底物生成乳酸的菌株,且在不干扰瘤胃正常的微生物发酵基础上将其改造成n乳酸生成缺陷菌,有助于预防和治疗瘤胃酸中毒。国外还有人用免疫接种牛链球菌来降低绵羊瘤胃酸中毒的风险,并获得了成功(Shu等,2000)。另外,利用牛链球菌可以分解淀粉成L一乳酸,且产率和纯度较高,这一特点可以用其来生产大量高纯度的L-乳酸,进而合成聚乳酸应用于工业生产(Sang等,
收稿日期:2008—1l一12
作者简介:苑学(1963一).男,内蒙古人,副教授。主要从事动物
医学研究。
通信作者:刘国文(1973一),男,副教授,硕导,主要从事动物营
养代谢病研究。
基金项目:国家自然科学基金(30600441)。
牛链球菌的分离鉴定可为其在体内外对乳酸代谢及瘤胃微生物发酵影响的研究奠定基础,并对瘤胃酸中毒的预防和治疗提供理论保证。1材料与方法
1.1材料专性厌氧球菌营养液,厌氧血琼脂VS培养基(未加抗生素)(熊德鑫,1986),LB固体培养基,LB液体培养基(陈天寿等,1987),生化反应管(31种),TaqDNA聚合酶,dNTPsMixture,5rag/mI,EB,PMDl8-T载体,感受态细胞(自备)。DNA回收试剂盒、DNA小量制备试剂盒;溶菌酶、蛋白酶K、SDS、溴酚蓝、Tris碱、EB、琼脂糖、EDTA等;常用化学药品为国产分析纯;PCR试验所用试剂按照于鸿玲等(2006)配制。
1.2仪器852一A型厌氧罐、厌氧产气袋、ZF型紫外投射反射分析仪、PCR仪、高速冷冻离心机、可调式温水水浴箱、CO。培养箱、超低温冰柜、酸度计、试管、试管塞、玻璃瓶等。
1.3
方法
bodyweightevery
dayfor16weeks。thendrinkwithsterilizedwaterforanother2weeks.At18thweek,the
ratswerekilled.
Microvaseulardensity(MVD)andvascularendothelialgrowthfactor(VEGF)proteinlevelintumortissueweredeterminedby
immunohistochemistry.Theresultsindicatedthatthanthoseinthemodel
MVDandVEGFproteinlevelsintheSEMgroupweresignificantlylower
rat
group(P<0.05).ItdemonstratedthatSEMcouldinhibitangiogenesisinthe
hepatoma.The
down-regulatingofVEGFexpressionmightbeinvolvedintheangiogenesisinhibition.
Keywords:sdenium-enriehedmalttdiethylnitrosamine;rathepatocarcinogenesis;angiogenesis
万方数据
・46・生理生化1.3.1瘤胃液的采集用导胃管从健康奶牛导出
瘤胃液,装入无菌烧瓶中,密封,37℃保温,立即送入实验室。用4层滤网(180目)过滤后通5minCO:,使之饱和,4℃300r/min离心10min,去除饲料颗粒、纤毛虫等。吸取上清用埃氏巨型球菌营养液冲洗2次,每次4℃,2300r/min离心5min。将瘤胃菌液收集入150mI。营养液的三角烧瓶中,于37℃的温箱内厌氧环境培养48h进行增菌(李涤生等,1983)。
1.3.2
细菌的分离培养和形态学及生化反应鉴定
将配制好的厌氧血琼脂放置在无菌操作台上,用无菌枪头吸取摇匀的瘤胃液50肛L,用涂布棒涂匀,放人厌氧培养罐内,加入厌氧产气袋,密闭,置于37℃进行厌氧培养,经过反复分离纯培养从培养基上得到单菌落接种于专性厌氧液体培养基内,同样培养48h,根据其生物学性状、染色特点、生化反应进行初步鉴定(Buchanan等,1984)。1.3.3细菌的分子生物学鉴定
1.3.3.1
染色体基因组DNA提取
取对数生长
的液体培养基内的菌液2mL,用细菌基因组DNA小量制备试剂盒提取细菌DNA。操作按照小量细菌基因组DNA制备试剂盒操作说明书进行(奥斯伯等,1998;萨姆布鲁克等,2002)。
1.3.3.2
PCR扩增
以提取的细菌染色体基因组
为模板,根据GenBank中埃氏巨型球菌(AYl96919)的16SrRNA序列,设计、合成如下的引物序列:上游引物P1:5’一AGAGTTTGATCCT—GG一3’;下游引物P2:5’一GGACTACTAGGG—
TATCTAAT一37,PCR预计扩增目的片段大小为
805
bp。PCR反应体系为25弘L,灭菌三蒸水17.3
pL,P1、P2引物各1弘L,基因组模板1耻L,10×
Taq—buffer2.5肛L,dNTP(2.5mmol/L)2/-tL,Ex
Taq酶0.2弘L。扩增条件:94℃预变性5
min;94
℃变性45s,33℃退火45s,72℃延伸1min,30次循环;72℃延伸10
min。
1.3.3.3
扩增产物电泳分析、回收取PCR扩增
产物在1%琼脂糖凝胶用60V电泳15min,紫外灯下观察电泳结果,对于目的片段用凝胶回收试剂盒回收。
1.3.3.4
PCR产物的连接和转化将回收的PCR
产物与pMDl8一T载体连接,16℃连接过夜。将连接产物与大肠杆菌DH5a感受态细胞轻轻混匀,在
万方数据
中国畜牧兽医
2009年第36卷第5期
冰水中放置45min后,42℃热激2min,冰浴5min,加入200luL无菌LB培养基,混匀后37℃摇床培养1h.然后将菌液均匀涂布在含Amp的LB琼脂平板上,37℃倒置培养12~16h。在含Amp的LB平板上挑取单个菌落接种到5mL的LB液体培养基(含Amp的量)上,在37℃恒温震荡培养
12~16h。
1.3.3.5
重组质粒的扩增与测序用质粒DNA
小剂量纯化试剂盒提取重组质粒,电泳观察提取结果。PCR扩增重组质粒,电泳观察并送到TaKaPa公司测序,由DNAsis软件分析测序结果。根据测序结果在GenBank上利用BLAST进行序列的同源性分析。2试验结果
2.1
细菌的形态和培养特性在厌氧血琼脂培养
基上,菌落呈紫红色,菌落边缘圆润光滑、凸起,直径
0.5~lItlm,专性厌氧液体培养物中细菌以长链为
主。由图1可见,目的菌株革兰氏染色为阳性,细菌
常以单个或成对存在、短链状。10℃环境下,6.5%NaCl培养液和pH为9.6或0.1%的美兰牛奶中均不生长;在40%胆汁培养基中生长;45℃环境下生长,耐热,60℃30min仍具有活性。
图l
链球菌形态学观察结果
2.2
细茵的生化鉴定由表1可知,目的菌能发酵
葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖、乳糖、蔗糖、麦芽糖、柳醇、棉籽糖,但不能发酵鼠李糖、蕈糖和菊糖;能水解淀粉.能发酵甘露醇,不能发酵山梨醇、赤藓醇、肌
醇、侧金盏花醇、苦杏f_:苷、水杨苷、七叶苷、尿素、靛基质,不能液化明胶,能从硝酸盐生成亚硝酸盐,胆
汁能刺激其生长。
中国畜牧兽医2009年第36卷第5期生理生化・47・
结果+
————
一—-一
2.3
PCR扩增结果由图2可知,扩增片段大小在805bp左右,是所需要片段。
2.4
16SrRNA序列测定结果
牛链球菌16SrRNA基因的测序结果已提交GenBank数据库,其
登录的序列号为曲I
AFl04109.1
AFl04109。本
试验得到的序列经BLAST对GeneBank数据库进行同源性分析。与已报道的牛链球菌16SrRNA基因序列相比,其同源性达99%,因此可以鉴定为牛
链球菌。
图2链球菌的PCR扩增结果
注:1为DL一2000
DNA
Marker
2、3为菌株PCR扩增结果。
3讨论
牛链球菌是革兰氏阳性链球菌属的一种,主要存在于反刍动物的瘤胃内,是参与瘤胃发酵的重要瘤胃微生物之一,对反刍动物乳酸的生成起重要作用。它可以将谷类饲料(主要富含碳水化合物)迅速发酵D-¥L酸和L-乳酸。其中不易被代谢的D乳酸是引发代谢性酸中毒主要物质;而L-¥L酸一方面可以很快被代谢不会造成酸中毒,另一方面其及其聚随着奶牛业的快速发展,瘤胃酸中毒在奶牛饲万方数据
突然死亡综合征等(Buchanan等,1984)。此外,由于近年来利用微生物生产高纯度的L_乳酸成为国
际的研究热点,但是自然界中能生产L一乳酸的微生物极少。随着基因工程的飞速发展和广泛应用,利用基因工程的方法构建L厂乳酸高产菌株成为人们研究的焦点。天然的大肠杆菌没有L一乳酸脱氢酶,没有L一乳酸产生。许多研究人员将表达牛链球菌L一乳酸脱氢酶基因的质粒转化到大肠杆菌菌株中,期望在大肠杆菌中建立新的L-乳酸代谢途径(张黎等,2005)。为此,分离筛选出对乳酸生成具有重要意义的菌株一牛链球菌,并通过生物化学手段将其改造成D-¥L酸生成关键酶基因缺失T程菌,从而减弱其生成胁乳酸的能力,对纠正或缓解奶牛乳酸酸中毒具有重要意义;并且可以通过基因工程方法将牛链球菌的L一乳酸脱氢酶基因转入其它菌株中,转化葡萄糖生产L一乳酸,从而对生产高纯度的L-¥L酸产
生深远的影响。
本试验在对目的菌进行体外培养过程中,选用了专性厌氧细菌培养基一VS厌氧血琼脂培养基作为分离和纯培养的特异性固体培养基,并加入了能够刺激目的菌生长的吐温一80(于鸿玲等。2006),这些
改进增加了培养基对目的菌的选择性。牛链球菌的生物学性状表现为菌落呈紫红色,菌落边缘圆润光滑,凸起,兼性厌氧,再结合生化特性观察结果,可以初步判定牛链球菌。
以往对微生物的认识基于对微生物的培养和纯种分离技术,而在自然环境中的微生物92%~98%的种类至今尚是不可培养的,成为正确认识微生物养技术的限制,对样品进行客观的分析,更精确地揭的日益完善,16SrRNA序列分析作为微生物系统rRNA的遗传保守性和其大小最适合
生态系的严重障碍。分子生态技术的应用克服了培示微生物种类和遗传的多样性。随着分子遗传学和分子生物学技术的迅速发展.微生物核糖体数据库分类的主要依据已得到了广泛认同,该技术已成为细菌分类和鉴定的一个有力工具(周煜,1999)。该技术利用微生物遗传信息中小亚基单位核糖体
RNA的16S合物还是工业生产重要的原料之一。
养中影响越来越明显,瘤胃酸中毒发生时,导致奶牛生长速度下降和饲料转化率降低,从而引起奶牛产奶量、乳脂率和体重下降等。瘤胃低pH和较高乳酸浓度持续数月甚至数年,还可导致瘤胃炎、瘤胃角质化、蹄叶炎、腹泻、瘤胃血管血栓、脑灰质软化症、
进行分析的特点(于鸿玲等,2006),从微生物样本中
・48・生理生化
中国畜牧兽医2009年第36卷第5期
提取16SrRNA的基因片段,通过克隆、测序或酶
6杨舒黎,王加启,h噩攀.瘤胃微生物定量方法研究进展[J].中
切、探针等手段获得16SrRNA的序列信息,再与
国畜牧兽医.2007.34(3):5~8.
7陈天寿主编.微生物培养基的制造与应用EM].北京:中国农业出
16S
rRNA数据库中的序列数据或其它数据进行比
版社,1987.
较,确定其在进化树中的位置或属种,从而鉴定样本8周煜.16S
rRNA序列分析法在医学微生物鉴定中的应用[J].生
中可能存在的微生物种类。这些新的技术有助于更物技术通讯,1999,10(4):297
305.
好的理解瘤胃饲料利用的机制。
9段智勇.郭嫣秋,刘建新.现代分子生物学技术在瘤胃微生态系
一直以来牛链球菌被认为在饲喂富含淀粉的日统研究中的应用[J].微生物学报,2006(1):166~169.
粮中占主导位置,但用实时定量PCR研究结果表10萨姆布鲁克J.DW拉塞尔著,黄培堂等译.分子克隆实验指南
(第i版)[M].北京:科学出版社,2002.
明,在很多动物中,当日粮从稻草转换为谷物时牛11奥斯伯F,布伦特R,RE金斯顿,等.精编分子生物学实验指南
链球菌不受影响。因此,利用这些新技术可以重[M].北京:中国科学出版社。1998.
新确立不同微生物群体在瘤胃中的代谢机制,相12熊德鑫,厌氧菌的分离和鉴定[M].南昌:江西科学技术出版社,
信在未来的几十年瘤胃微生物学将有重大改变1986.(段智勇等,2006)。根据以上技术的特点和优势,13
KrauseD
O,RussellJB.HOWmanyruminalbacteria
are
there.
本试验应用这些技术并得到了牛链球菌遗传信
J
Dairy
Sci,1996;79(8):1467~1475.
14
MurielSales-Duval。FrancoisL,G6rardB.Proteolyticactivity
息,分离到了菌株,为更好的研究和改造牛链球菌of
streptococcus
borisculturedalone
or
associatedwithprevotel—
奠定了基础。
laalbensis,ontwokindsofproteinsubstratesl
Casein
orPea
Proteins.Anaerobe,2001。7(4):199~208.
参
考
文
献
15
ShuQ,H
S
Gill,RA
Leng。et
a1.Immunizationwith
a
strepto—
1于鸿玲,李艳飞,逢晓阳,等.瘤胃反刍月形单胞菌的分离鉴定
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different
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againstlae—
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bovisHC5,on
ruminal
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IsolationandIdentificationofSf,Ppfococc“sBovis
inCattleRumenGastricJuice
YUANXuel“,XINGXinl,LONGMia01,PANGXiao-yanga”,LIUGuo-wenl,SUNGuo-quanz,WANGZhel
(1.CollegeofAnimalScienceandVeterinary
Medicine,JilinUniversity,Changchun130062,China;
2.CollegeofAnimal
Science
andTechnology,InnerMongoliaUniversityfortheNationalities,Tongliao028042,China;
3.Product
QualitySupervisionandInspectionInstituteofJilinProvince,Changehun130022,China)
Abstract:Incattlerumen,thenumberofStreptococcusborisandthe
type
offermentationhave
a
directeffect
on
ruminal
normalphysiologicalactivity.Inthemeantime,lacticacidwhichisproducedbyStreptococcusboris’sfermentation
andallkinds
ofenzymeswhichexistinStreptococcusborishaveimportantvaluesinpracticalindustrialproduction.Inthistest,authorisola—
tedstrain
from
ruminalfluids,andusedthemicrocrystallinebiochemical
event
reactons
andthe16SrRNA
gene
technology
toi—
dentifythebiochemistryandinheritedcharacteristicoftheisolatedstrainrespectively,binding
tO
theviewingresultofgram
stainingand
morphology,authorassessmenttheisolatedstrainwasStreptococcusboris,providingthetheoryandexperiment
foundationforstudyandresearchthestreptococcus
bovispreferably.
Keywords:StreptococcusborisIisolationandidentification;16SrRNA
万方数据