前噬菌体基因在猪链球菌不同菌株中的分布前噬菌体基因在猪链球菌不同菌株中的分布研究(附件)【字数：6501】
2猪链球菌（Streptococcus suis，SS）是一种十分重要的人畜共患病原菌，一些菌株携带有前噬菌体。研究表明，除猪链球菌以外其他链球菌的前噬菌体与细菌毒力相关，有的能够影响其毒力。为了探求前噬菌体分布和毒力关系，本实验采用生物信息学分析工具phast和phispy，对猪链球菌不同血清型基因组进行分析，找到前噬菌体基因，再利用比对软件寻找前噬菌体基因的保守片段，设计引物，利用PCR技术检测前噬菌体在猪链球菌不同菌株中的分布，初步探讨其分布规律，分析与猪链球菌毒力的关系。
目 录
Abstract2
Key words2
引言（或绪论）2
1材料与方法4
1.1材料 4
1.1.1菌株及基因序列 4
1.1.2主要试剂及仪器 4
1.1.3生物信息学分析工具4
1.1.4 引物5
1.2.方法5
1.2.1 前噬菌体分析5
1.2.2 引物设计6
1.2.3 细菌DNA提取6
1.2.4 PCR7
1.2.5 电泳7
2 结果与分析7
2.1 PCR结果 7
2.2 64株猪链球菌前噬菌体分布 8
3讨论 10
致谢10
参考文献11
前噬菌体基因在猪链球菌不同菌株中的分布研究
金善宝实验班动物生产类专业学生 王欣桐
指导教师 张炜
The disribution of the prophage in different strains of Streptococcus Suis
Student majoring in Jin Shanbao Experimental Class(Animal Production Stream) Wang Xintong
Tutor Zhang Wei
Abstract：Streptococcus suis is an important zoonotic pathogen that can *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
carry prophage. Research shows that other species streptococcus prophage is associated with bacterial virulence except Streptococcus suis, and some can affect its virulence. In quest of the prophage distribution and the relationship between virulence, this experiment adopts the “phast” and “phispy” which are bioinformatics analysis tool, to analyze the different Streptococcus suis serotype genome and find prophage gene. Detect prophage genes in different distribution of S.suis strains by PCR, Preliminary discussion on the rule, analyzed its relationship between prophage and virulence.
Key words: Streptococcus suis ; prophage; PCR
猪链球菌是一种革兰氏阳性球菌。根据荚膜抗原的不同，分为33个血清型[1,2]。其中2型则是对猪致病力最强的血清型，但猪链球菌的致病机理尚不清楚。急性病猪的临床症状主要有发热、抑郁、厌食，之后表现为以下一种或几种症状，如共济失调、失明、角弓反张、脑膜炎，败血症，心内膜炎，关节炎，肺炎等，在世界范围内对养猪业造成巨大的经济损失。同时，猪链球菌病是由猪链球菌感染引起的一种人畜共患病，人多感染猪链球菌2型。1998年和2005年在中国先后发生了大规模的猪链球菌感染，并且有人的感染及死亡，其中2005年在四川有200多人感染，死亡率达20%[3]。它可以引起人的多个系统感染，常见的临床症状是败血症伴随听力或者视力障碍或化脓性脑炎。人感染一般是通过外伤与病猪接触，主要的易感人群是生猪饲养人员和屠宰加工人员[4]。该病的常规疗法是使用抗生素，但由于抗生素的不断使用，细菌为了存活也不断进化，为了顺应新的环境不停进化，对抗生素产生耐药性。为了研究其毒力及水平基因转移，人们把目光转向了猪链球菌噬菌体上[5]。
噬菌体是一种能够感染细菌、霉形体、螺旋体、放线菌以及蓝细菌等的病毒，也称为细菌病毒。根据与宿主细菌的彼此关系大致可分为烈性噬菌体和温和噬菌体两种类型。烈性噬菌体能使寄主细胞急速裂解引起溶菌反应，又称为毒性噬菌体。而温和噬菌体是将DNA整合到细菌染色体中，即噬菌体侵入寄主细胞后，将基因整合于细菌的基因组或以质粒的形式存在，跟着细菌DNA一道复制，并随着细菌的分裂传给后代，不合成病毒粒子，不裂解细菌，把这种现象叫溶原化，引起溶原化的噬菌体叫溶原噬菌体，整合到细菌DNA上或以质粒的形式存在的噬菌体基因叫前噬菌体（prophages），含有前噬菌体的细菌叫做溶原性细菌，简称溶原菌[6]。前噬菌体在细菌的基因组中广泛存在，到现在为止已成功全基因组测序的细菌中，约莫 65% 的细菌基因都携带有前噬菌体，有些细菌含有的前噬菌体基因快要占该细菌基因组的20%。前噬菌体在细菌基因水平转移、细菌种群的遗传多样性等方面施展重要的作用，这类研究已经逐渐引起人们的关注[7]。
猪链球菌目前只有一株烈性噬菌体，国内外仅有一个研究小组分离获得一株猪链球菌的烈性噬菌体，命名为SMP，其裂解谱较窄，只能裂解少量的猪链球菌2型菌株[8]。猪链球菌携带有前噬菌体，但国内外相关报道较少，全基因组测序的仅有11 株前噬菌体包括phi5218、phiNJ2、phi7917、phi20c、phi30c、phi891591、phiS10、phiSS12、phiST1、phiSsUD.1、phiD12［9］。前噬菌体特征的DNA片段存在于细菌基因组中，可分为五个模块：溶原模块、复制模块、包装模块、形态模块和裂解模块，而每个模块也存在一些差异，有的模块是不完整的，有的是完整的。按照前噬菌体序列的是否完整与是否有前噬菌体功能，可以分成功能性前噬菌体(functional prophages)和前噬菌体样元件(prophagesrelated entities)两种。功能性前噬菌体是拥有完整功能的前噬菌体，该类前噬菌体拥有溶原和裂解两种生长方法。从噬菌体与细菌作用时间而言，功能性噬菌体是刚感染不久的，现阶段有关猪链球菌前噬菌体的研究大部分集中于此，但由于猪链球菌的噬菌体分离非常困难，只有5株猪链球菌的前噬菌体能从宿主菌中诱导出来，并且都未发现它们能够裂解猪链球菌。而对于前噬菌体样元件，是感染时间相对较长，噬菌体基因在细菌基因组总体中遵循完整到打散分布再到从基因组中被代谢掉的过程。这些前噬菌体样原件可能携带有耐药基因簇，不同种属的前噬菌体之间可能存在着基因进化关系。近几十年来研究表明，全球性爆发感染疾病与致病菌基因转移有密切关系，由于前噬菌体是最大的可转移因子，在这之中起了重要的作用[1013]。可是目前对噬菌体的研究主要会集在革兰氏阴性菌如大肠杆菌，而对革兰氏阳性菌菌涉及很少，在海外有不少关于猪链球菌溶原性噬菌体的报道[9]，而在国内尚未见报道。水平基因转移是猪链球菌菌群进化过程的一个重要环节，前噬菌体可能将自身基因片段整合到猪链球菌2型基因组上，导致新血清型的出现。很多病原菌的毒素由前噬菌体编码［14］，如肉毒毒素、白喉毒素、霍乱毒素以及志贺毒素等。除了猪链球菌以外，其他种属的链球菌，如肺炎链球菌［15］、A群链球菌［16］、化脓链球菌［17］和马链球菌［18］，这些细菌的基因组中也含有前噬菌体，许多都与细菌毒力相关，然而猪链球菌的前噬菌体与毒力之间的关系目前还属于一种推测。因此对于猪链球菌溶原性噬菌体研究有利于对猪链球菌致病机理的探究、分子流行病学特征分析和制定有效的预防方案[19]。那么猪链球菌前噬菌体的插入会导致宿主毒力的增强或减弱呢？为了探究和解决这个疑问，开展了本次实验的研究。
目 录
Abstract2
Key words2
引言（或绪论）2
1材料与方法4
1.1材料 4
1.1.1菌株及基因序列 4
1.1.2主要试剂及仪器 4
1.1.3生物信息学分析工具4
1.1.4 引物5
1.2.方法5
1.2.1 前噬菌体分析5
1.2.2 引物设计6
1.2.3 细菌DNA提取6
1.2.4 PCR7
1.2.5 电泳7
2 结果与分析7
2.1 PCR结果 7
2.2 64株猪链球菌前噬菌体分布 8
3讨论 10
致谢10
参考文献11
前噬菌体基因在猪链球菌不同菌株中的分布研究
金善宝实验班动物生产类专业学生 王欣桐
指导教师 张炜
The disribution of the prophage in different strains of Streptococcus Suis
Student majoring in Jin Shanbao Experimental Class(Animal Production Stream) Wang Xintong
Tutor Zhang Wei
Abstract：Streptococcus suis is an important zoonotic pathogen that can *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
carry prophage. Research shows that other species streptococcus prophage is associated with bacterial virulence except Streptococcus suis, and some can affect its virulence. In quest of the prophage distribution and the relationship between virulence, this experiment adopts the “phast” and “phispy” which are bioinformatics analysis tool, to analyze the different Streptococcus suis serotype genome and find prophage gene. Detect prophage genes in different distribution of S.suis strains by PCR, Preliminary discussion on the rule, analyzed its relationship between prophage and virulence.
Key words: Streptococcus suis ; prophage; PCR
猪链球菌是一种革兰氏阳性球菌。根据荚膜抗原的不同，分为33个血清型[1,2]。其中2型则是对猪致病力最强的血清型，但猪链球菌的致病机理尚不清楚。急性病猪的临床症状主要有发热、抑郁、厌食，之后表现为以下一种或几种症状，如共济失调、失明、角弓反张、脑膜炎，败血症，心内膜炎，关节炎，肺炎等，在世界范围内对养猪业造成巨大的经济损失。同时，猪链球菌病是由猪链球菌感染引起的一种人畜共患病，人多感染猪链球菌2型。1998年和2005年在中国先后发生了大规模的猪链球菌感染，并且有人的感染及死亡，其中2005年在四川有200多人感染，死亡率达20%[3]。它可以引起人的多个系统感染，常见的临床症状是败血症伴随听力或者视力障碍或化脓性脑炎。人感染一般是通过外伤与病猪接触，主要的易感人群是生猪饲养人员和屠宰加工人员[4]。该病的常规疗法是使用抗生素，但由于抗生素的不断使用，细菌为了存活也不断进化，为了顺应新的环境不停进化，对抗生素产生耐药性。为了研究其毒力及水平基因转移，人们把目光转向了猪链球菌噬菌体上[5]。
噬菌体是一种能够感染细菌、霉形体、螺旋体、放线菌以及蓝细菌等的病毒，也称为细菌病毒。根据与宿主细菌的彼此关系大致可分为烈性噬菌体和温和噬菌体两种类型。烈性噬菌体能使寄主细胞急速裂解引起溶菌反应，又称为毒性噬菌体。而温和噬菌体是将DNA整合到细菌染色体中，即噬菌体侵入寄主细胞后，将基因整合于细菌的基因组或以质粒的形式存在，跟着细菌DNA一道复制，并随着细菌的分裂传给后代，不合成病毒粒子，不裂解细菌，把这种现象叫溶原化，引起溶原化的噬菌体叫溶原噬菌体，整合到细菌DNA上或以质粒的形式存在的噬菌体基因叫前噬菌体（prophages），含有前噬菌体的细菌叫做溶原性细菌，简称溶原菌[6]。前噬菌体在细菌的基因组中广泛存在，到现在为止已成功全基因组测序的细菌中，约莫 65% 的细菌基因都携带有前噬菌体，有些细菌含有的前噬菌体基因快要占该细菌基因组的20%。前噬菌体在细菌基因水平转移、细菌种群的遗传多样性等方面施展重要的作用，这类研究已经逐渐引起人们的关注[7]。
猪链球菌目前只有一株烈性噬菌体，国内外仅有一个研究小组分离获得一株猪链球菌的烈性噬菌体，命名为SMP，其裂解谱较窄，只能裂解少量的猪链球菌2型菌株[8]。猪链球菌携带有前噬菌体，但国内外相关报道较少，全基因组测序的仅有11 株前噬菌体包括phi5218、phiNJ2、phi7917、phi20c、phi30c、phi891591、phiS10、phiSS12、phiST1、phiSsUD.1、phiD12［9］。前噬菌体特征的DNA片段存在于细菌基因组中，可分为五个模块：溶原模块、复制模块、包装模块、形态模块和裂解模块，而每个模块也存在一些差异，有的模块是不完整的，有的是完整的。按照前噬菌体序列的是否完整与是否有前噬菌体功能，可以分成功能性前噬菌体(functional prophages)和前噬菌体样元件(prophagesrelated entities)两种。功能性前噬菌体是拥有完整功能的前噬菌体，该类前噬菌体拥有溶原和裂解两种生长方法。从噬菌体与细菌作用时间而言，功能性噬菌体是刚感染不久的，现阶段有关猪链球菌前噬菌体的研究大部分集中于此，但由于猪链球菌的噬菌体分离非常困难，只有5株猪链球菌的前噬菌体能从宿主菌中诱导出来，并且都未发现它们能够裂解猪链球菌。而对于前噬菌体样元件，是感染时间相对较长，噬菌体基因在细菌基因组总体中遵循完整到打散分布再到从基因组中被代谢掉的过程。这些前噬菌体样原件可能携带有耐药基因簇，不同种属的前噬菌体之间可能存在着基因进化关系。近几十年来研究表明，全球性爆发感染疾病与致病菌基因转移有密切关系，由于前噬菌体是最大的可转移因子，在这之中起了重要的作用[1013]。可是目前对噬菌体的研究主要会集在革兰氏阴性菌如大肠杆菌，而对革兰氏阳性菌菌涉及很少，在海外有不少关于猪链球菌溶原性噬菌体的报道[9]，而在国内尚未见报道。水平基因转移是猪链球菌菌群进化过程的一个重要环节，前噬菌体可能将自身基因片段整合到猪链球菌2型基因组上，导致新血清型的出现。很多病原菌的毒素由前噬菌体编码［14］，如肉毒毒素、白喉毒素、霍乱毒素以及志贺毒素等。除了猪链球菌以外，其他种属的链球菌，如肺炎链球菌［15］、A群链球菌［16］、化脓链球菌［17］和马链球菌［18］，这些细菌的基因组中也含有前噬菌体，许多都与细菌毒力相关，然而猪链球菌的前噬菌体与毒力之间的关系目前还属于一种推测。因此对于猪链球菌溶原性噬菌体研究有利于对猪链球菌致病机理的探究、分子流行病学特征分析和制定有效的预防方案[19]。那么猪链球菌前噬菌体的插入会导致宿主毒力的增强或减弱呢？为了探究和解决这个疑问，开展了本次实验的研究。
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