海洋细菌Polaribacter sp. SM1127胞外多糖的应用研究

发布时间：2020-06-23 02:18

【摘要】：地球上覆盖了约71%的海洋面积,广阔的海洋里生活着各种各样千姿百态的微生物,即使极端海洋环境下也有很多微生物的存在。北极海湾低温、高盐、有明显的季节性变化,那里生活着一些极端微生物,如嗜冷菌、嗜盐菌、耐压菌等,表现出不同的特性,也提供了特殊的功能基因来源,存在着重要的应用价值。微生物的胞外多糖是一种高分子碳水化合物,不仅对于微生物自身抵抗恶劣环境有着极为重要的作用,而且其在食品、医药等领域具有广泛的应用价值。本论文以分离自北极王湾地区潮间带的细菌Polaribacter sp.SM1 127为研究对象,研究了培养基中不同无机盐离子的减少或去除对胞外多糖产量的影响。并对其所产胞外多糖在对人皮肤成纤维细胞的紫外损伤修复,大鼠皮肤的创伤修复与冻伤保护,以及细菌自身的冻融保护等方面的应用潜力进行了研究。结果发现海洋细菌Polaribacter sp.SM1 127胞外多糖具有良好的生物活性和应用潜力,具有比较大的研究价值和广阔的应用前景。1.培养基中不同无机盐离子的减少或去除对海洋细菌Polaaribacter sp.SM1127胞外多糖产量的影响高浓度的Cl-往往对不锈钢的发酵设备产生比较严重的腐蚀作用,据报道,其他无机盐成分也有一定的影响。在此基础上,本实验探究了降低Cl-浓度,以及去除培养基中其他无机盐的成分对于菌株SM1127产糖量的影响。首先降低了人工海水中NaCl的浓度,由原来的26.7 g/L,降低到1 g/L、2 g/L、3g/L、4g/L、5g/L。发现在4g/L时,胞外多糖的产量最高。然后通过去除人工海水中的单一无机盐成分来探究对胞外多糖产量的影响,结果发现当分别去除人工海水中MgCl2、MgSO4、CaCl2这几种组分时,胞外多糖产量降低较大。其中去除CaCl2时,产糖量降低的最多。其余无机盐单独去除时,多糖产量变化较小。但当同时去掉部分无机盐时,菌株胞外多糖产量降低较大,尤其当同时去掉MgCl2,MgSO4,CaCl2时,胞外多糖产量下降了 80%,而当将MgCl2、MgSO4和CaCl2这几种无机盐成分的含量降至一半时,胞外多糖的产量下降了32%。可见,MgCl2、MgSO4和CaCl2是影响糖产量的主要无机盐成分。2.细菌SM1127胞外多糖对细菌SM1127和Escherichia coli DH5α防冻保护作用细菌胞外多糖的生态学功能与其周围自然环境有着密切关系。通常在有胞外多糖包被的情况下,菌体的生长要好于没有胞外多糖包被的菌体。本章对菌株SM1127分泌的胞外多糖在低温胁迫条件下对SM1127菌株自身以及对E.coli DH5α的防冻保护作用进行了研究。胞外多糖能明显提高3次冻融循环后菌株SM1127和E.coli DH5α的细胞存活数量,随着胞外多糖浓度的增加,菌株SM1127的细胞存活数量明显提高,胞外多糖的浓度增加到20 mg/mL时,菌株SM1127的细胞存活数量最多,为4.3 × 106/mL,是不加胞外多糖阴性对照的3倍。随着胞外多糖浓度的增加,E.coli DH5α的存活细胞数量不断的增加,在20 mg/mL的胞外多糖浓度条件下,细胞的存活数量最多,为5.2×107/mL,是阴性对照的10倍。因此,菌株SM1127产生的胞外多糖在生态环境中具有很好的低温保护作用,在菌株低温保藏中具有一定的应用价值。3.海洋细菌Polaribacter sp.SM1127胞外多糖的应用潜力研究采用人真皮成纤维细胞(Human dermal fibroblasts,HDF),研究了Polaribacter sp.SM1 127菌株胞外多糖对细胞抗紫外能力的影响。研究发现紫外条件下,菌株SM1127胞外多糖能提高HDF的存活率。随着胞外多糖浓度的增加,细胞乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH)的含量逐渐降低。氧化应激活性氧(Reactive Oxygen Specie,ROS)的含量随着胞外多糖的添加而减少,当胞外多糖的含量达到4 mg/mL时,ROS的含量能降低到紫外照射之前。谷胱甘肽(Glutathione,GSH)的含量随着胞外多糖浓度的增加而增加,当胞外多糖的含量为4.0 mg/mL时,GSH的含量增加到13 μmol/gprot,略低于未受紫外辐射的对照组。另外,紫外照射能够使超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)的酶活显著降低,当胞外多糖的含量为4.0 mg/mL时,细胞内SOD的酶活几乎与未受紫外辐射的对照组一样。另外,荧光显微镜观察发现,胞外多糖的存在能够减小紫外辐照对细胞的伤害,维持细胞的活性和完整性。在大鼠皮肤创伤实验中,采用不同浓度的胞外多糖涂抹伤口,发现胞外多糖能够促进创伤的修复,高浓度胞外多糖效果更为明显。每天涂抹5 mg胞外多糖,16天即可基本愈合。另外,在冻伤实验中,涂抹胞外多糖的实验组大鼠比未涂抹的对照组愈合速度稍快一点,在14天时候水肿得以缓解,真皮层以及皮下组织得以修复,纤维细胞增加。胞外多糖的处理可以降低低温对其皮肤的冻伤。因此,菌株SM1127产生的胞外多糖能够帮助HDF抵御紫外损伤,促进皮肤创伤伤口的愈合,减轻低温对皮肤的伤害,在医药和化妆品领域具有很好的应用潜力。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q936
【图文】：

胞外多糖,产量

图２－４去掉＂§（：１２时，胞外多糖的产量逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－４邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ邋ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ邋ｗｈｅｎ邋ＭｇＣｌ２邋ｗａｓ邋ｒｅｍｏｖｅｄ逡逑如图２－４所示，在人工海水成分中去掉ＭｇＣｌ２时，在前５天，胞外多糖的产逡逑量有一定增长，之后增长缓慢，在第６天产量达到最大值，为３．０２邋±０．０９邋ｇ／Ｌ，逡逑之后产量下降，与对照相比，产量降低了大约３６％，说明在产胞外多糖的发酵过逡逑程中，ＭｇＣｌ２组分对菌株ＳＭ１１２７的产糖有重要的作用。逡逑２０逡逑

胞外多糖,产量

图２－５去掉ＭｇＳ０４时，胞外多糖的产量逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－５邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ邋ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ邋ｗｈｅｎ邋ＭｇＳ0４邋ｗａｓ邋ｒｅｍｏｖｅｄ逡逑如图２－５所示，在人工海水成分中去掉ＭｇＳ０４Ｂ寸，与对照相比，胞外多糖逡逑产量的变化较大，在前５天，胞外多糖的产量逐渐增加，第５天与第６天的产量逡逑几乎一样，之后产量下降，在第６天时产量达到最大值，为３．１５邋±０．１７邋ｇ／Ｌ，与逡逑对照相比，下降了约３１．６％。说明在发酵的过程中，ＭｇＳ０４组分对于ＳＭ１１２７产逡逑胞外多糖有重要作用。逡逑ｓｒ逦逡逑４－逦Ａ逡逑ｒ邋ｎ邋ａ邋W邋Ｉ逡逑ｒ－邋ｎ邋＿媝澹义希脲鍕p邋Ｍ邋Ｍ邋Ｉ逡逑W丨WＩWＩW１W丨＿逡逑１２逦３逦４逦５６７逡逑Ｔｉｍｅ邋（ｉｋｙ）逡逑图２－６去掉ＣａＣｌ２时，胞外多糖的产量逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－６邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ邋ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ邋ｗｈｅｎ邋ＣａＣ＾邋ｗａｓ邋ｒｅｍｏｖｅｄ逡逑２１逡逑

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