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为解决水产养殖中细菌感染及抗生素耐药问题,研究人员开展对红藻费氏江蓠重组 L 型凝集素(rLGFL)抗菌活性的研究。结果显示 rLGFL 对多种病原菌有凝集和杀菌作用,这为水产养殖疾病防控提供了新的天然抗菌途径。
在水产养殖蓬勃发展的当下,细菌感染却如同隐藏在暗处的杀手,时刻威胁着养殖生物的健康,给养殖户带来巨大的经济损失。像副溶血弧菌(
Vibrio parahaemolyticus)、哈维氏弧菌(
Vibrio harveyi)会引发对虾急性肝胰腺坏死病(AHPND);无乳链球菌(
Streptococcus agalactiae)和维氏气单胞菌(
Aeromonas veronii)则分别是尼罗罗非鱼链球菌病和运动性气单胞菌败血症的罪魁祸首。过去,人们依赖抗生素来对抗这些细菌,但长期大量使用,使得细菌的耐药性不断增强,这就像一场永无止境的军备竞赛,人类在这场竞赛中逐渐陷入困境,寻找新的、可持续的抗菌方法迫在眉睫。
在这样的背景下,国外研究人员将目光投向了海洋藻类。海洋藻类蕴含着丰富的生物活性化合物,其中红藻费氏江蓠(Gracilaria fisheri)不仅可用于琼脂生产,近年来研究发现它在水产养殖方面也潜力巨大,其含有的硫酸多糖具有抗病毒和抗菌特性。而费氏江蓠中的蛋白质功能,尤其是凝集素(一类能与糖类结合的蛋白质)的功能,此前却鲜有人深入探索。此次研究人员对费氏江蓠重组 L 型凝集素(recombinant Gracilaria fisheri legume - type lectin,rLGFL)展开研究,他们成功克隆、表达并纯化了 rLGFL,还对其抗菌活性进行评估。这一研究成果发表在《Algal Research》上,为水产养殖疾病防控带来了新的曙光。
研究人员在开展研究时,主要运用了以下关键技术方法:首先是 RNA 提取及 cDNA 合成技术,从费氏江蓠中提取总 RNA,并去除 DNA 污染后逆转录合成 cDNA;其次通过构建重组质粒,将LGFL cDNA 成功连接到表达载体,经筛选和测序验证其正确性。
下面来看看具体的研究结果:
- RNA 提取和 cDNA 合成:研究人员使用 TRIzol 试剂从费氏江蓠中提取总 RNA,并用 RQ1 RNase - free DNase 去除残留 DNA。通过测量 260/280nm 处的吸光度评估 RNA 的浓度和纯度,之后按照制造商的说明,将 1μg RNA 逆转录为 cDNA,为后续实验提供了关键材料。
- *重组 pET15bCon - LGFL质粒的构建和验证:经BamHI和XhoI酶切后,LGFL cDNA 与 pET15bCon 表达载体成功连接,再用 T4 DNA 连接酶进行连接反应。从在 LB 培养基中生长的大肠杆菌菌落提取质粒,经 PCR 筛选得到一条 1536bp 的条带,与预期的LGFL基因大小相符,核苷酸序列分析进一步证实克隆的LGFL*基因完整性,其序列同一性达 100%,表明重组质粒构建成功。
- 功能特性研究:Western blot 分析使用小鼠多克隆抗血清证实了 rLGFL 的表达。功能实验显示,rLGFL 对兔红细胞具有很强的血凝活性,这表明其碳水化合物识别域(carbohydrate recognition domain,CRD)功能正常。rLGFL 能够凝集副溶血弧菌(3HP)、哈维氏弧菌(1114)和维氏气单胞菌,同时对所有测试的病原体,包括未凝集的副溶血弧菌(A3212)、无乳链球菌、嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)和爱德华氏菌(Edwardsiella ictaluri)都有杀菌活性。这说明 rLGFL 可能通过两种机制发挥抗菌作用,即凝集介导的病原体固定和直接杀菌作用。
- 季节性分析:对泰国宋卡地区的费氏江蓠进行季节性分析发现,LGFL基因的表达在 1 - 3 月和 7 - 9 月达到峰值,这为确定费氏江蓠的最佳收获期提供了依据。
综合研究结论和讨论部分,此次研究成功表达和纯化了 rLGFL,并深入探究了其功能特性。rLGFL 强大的抗菌性能,为水产养殖中病原菌的控制提供了一种潜在的环保型抗菌剂。不过目前对 rLGFL 在体内的功效、递送策略以及大规模生产等方面还需进一步研究。但这一研究成果无疑为水产养殖疾病管理开辟了新的方向,让人们看到了利用天然生物活性物质替代抗生素的希望,有望在未来推动水产养殖业朝着更绿色、更可持续的方向发展。