代謝組學分析技術在普通脫硫弧菌生物膜形成機制中的應用.pdf

1、硫酸鹽還原菌是引起厭氧微生物腐蝕的主要種群，普通脫硫弧菌（Desulfovibrio vulgaris Hildenborough）是硫酸鹽還原菌的一株模式菌株，在自然界中，通常以生物膜的狀態(tài)存在。生物膜的形成是一個動態(tài)的、復雜的、高度自我調(diào)控的過程。成熟的生物膜有三維結構的通道，用來進行水分、營養(yǎng)物質(zhì)的運輸和代謝廢物的排泄。
　　為了探究生物膜的形成機理，進一步了解脫硫弧菌及其代謝物在金屬鐵腐蝕過程中的作用機理，本研究以普通脫硫

2、弧菌作為研究對象，在有鐵片存在的培養(yǎng)基中培養(yǎng)菌體，待其形成生物膜后，利用實時定量PCR技術測定了生物膜細胞、浮游細胞的生長周期，然后分別利用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術（LC-MS）和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術（GC-MS）對對數(shù)期和平臺期的生物膜細胞、浮游細胞以及純培養(yǎng)細胞進行代謝組學測定分析，最后利用主成分分析（PCA）、代謝通路富集以及火山圖等方法對代謝組數(shù)據(jù)做了進一步分析，以期尋找生物膜變化過程中關鍵的代謝產(chǎn)物。
　　GC-MS共檢測到

3、了58種代謝化合物，LC-MS以22種與中心碳代謝和能量代謝相關的化合物對不同細胞代謝水平進行分析。GC-MS和LC-MS主成分分析結果均顯示了較好的結果重復性和分離度，證實了本實驗的可靠性和可重復性。GC-MS數(shù)據(jù)分析結果顯示在對數(shù)期和平臺期，相對于浮游細胞和純培養(yǎng)細胞，生物膜細胞的脂肪酸類的代謝物表現(xiàn)出了上調(diào)的現(xiàn)象，例如十二烷酸（lauric acid）、十四酸（myristic acid）、棕櫚油酸（palmitoleic aci

4、d）和十八酸（stearic acid）。代謝通路富集分析也顯示了脂肪酸合成途徑上調(diào)的現(xiàn)象。LC-MS數(shù)據(jù)結果顯示在對數(shù)期和平臺期，生物膜細胞的中心碳代謝和能量代謝相對于其他兩種條件的細胞出現(xiàn)了下調(diào)，如磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）、3-磷酸甘油酸（3PG）、單磷酸腺苷（AMP）、6-磷酸葡萄糖（G6P）和二磷酸葡萄糖腺苷（ADP-GCS）。
　　本實驗從代謝組學的角度出發(fā)，為生物膜形成機理的研究奠定了理論基礎，同時對于微生物腐蝕防護