代謝組學(xué)分析技術(shù)在普通脫硫弧菌生物膜形成機(jī)制中的應(yīng)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(gè)動(dòng)態(tài)的、復(fù)雜的、高度自我調(diào)控的過(guò)程。成熟的生物膜有三維結(jié)構(gòu)的通道，用來(lái)進(jìn)行水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和代謝廢物的排泄。
　　為了探究生物膜的形成機(jī)理，進(jìn)一步了解脫硫弧菌及其代謝物在金屬鐵腐蝕過(guò)程中的作用機(jī)理，本研究以普通脫硫

2、弧菌作為研究對(duì)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(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)測(cè)定了生物膜細(xì)胞、浮游細(xì)胞的生長(zhǎng)周期，然后分別利用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（LC-MS）和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）對(duì)對(duì)數(shù)期和平臺(tái)期的生物膜細(xì)胞、浮游細(xì)胞以及純培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行代謝組學(xué)測(cè)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(duì)代謝組數(shù)據(jù)做了進(jìn)一步分析，以期尋找生物膜變化過(guò)程中關(guān)鍵的代謝產(chǎn)物。
　　GC-MS共檢測(cè)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(guān)的化合物對(duì)不同細(xì)胞代謝水平進(jìn)行分析。GC-MS和LC-MS主成分分析結(jié)果均顯示了較好的結(jié)果重復(fù)性和分離度，證實(shí)了本實(shí)驗(yàn)的可靠性和可重復(fù)性。GC-MS數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示在對(duì)數(shù)期和平臺(tái)期，相對(duì)于浮游細(xì)胞和純培養(yǎng)細(xì)胞，生物膜細(xì)胞的脂肪酸類(lèi)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(jié)果顯示在對(duì)數(shù)期和平臺(tái)期，生物膜細(xì)胞的中心碳代謝和能量代謝相對(duì)于其他兩種條件的細(xì)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(shí)驗(yàn)從代謝組學(xué)的角度出發(fā)，為生物膜形成機(jī)理的研究奠定了理論基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)于微生物腐蝕防護(hù)