《Applied and Environmental Microbiology》：Identification of genes promoting fitness of a plant-associated Salmonella Choleraesuis strain on alfalfa sprouts during cold storage
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近年来，由于苜蓿芽苗菜等发芽种子具有营养价值和抗氧化成分，其消费量有所增加。然而，这些产品反复引发食源性病原体（包括Salmonella enterica）的爆发。虽然宿主适应性（host-adapted）Salmonella血清型与食源性疾病的关联频率较低，
近年来，由于苜蓿芽苗菜等发芽种子具有营养价值和抗氧化成分，其消费量有所增加。然而，这些产品反复引发食源性病原体（包括Salmonella enterica）的爆发。虽然宿主适应性（host-adapted）Salmonella血清型与食源性疾病的关联频率较低，但这些血清型引起的感染通常会导致侵袭性和严重后果，这凸显了了解它们在食品生产系统中持久性的重要性。此外，Salmonella血清型之间的变异性要求对最普遍的类型之外进行表征，以支持制定能够有效应对可能污染新鲜农产品血清型多样性的精准食品安全策略。在此，研究人员使用植物内化的（plant-internalized）Salmonella Choleraesuis菌株作为模型，研究其在苜蓿芽苗菜上的持久性机制。研究构建了包含约33,000个独立插入片段的条形码转座子突变体文库，以及单插入突变体（IM）集合。这些资源被用于鉴定在模拟商业货架期环境的滥用低温（8°C）贮藏下，有助于菌株在芽苗菜上适应性的遗传决定簇。全基因组分析发现，在eda、fabF、lpp1_2、pnp、stpA、SCHChr_03621以及两个基因间区（IR）发生插入的突变体受到负向选择。竞争实验证实了与eda（编码Entner-Doudoroff途径的关键酶）、mnmG（编码参与翻译保真度的tRNA修饰酶）和fabF（参与脂肪酸生物合成）相关的适应性缺陷。这些发现为植物相关、宿主适应的Salmonella菌株在冷贮藏期间在芽苗菜上持久性的机制提供了全基因组视角，并为精准食品安全框架内的风险评估和干预设计提供了信息。
芽苗菜因其高营养和抗氧化含量而被视为健康食品，通常生食，但其温暖潮湿的生产环境以及种子萌发期间营养物质的释放为微生物增殖创造了有利条件。由于食品药品生产系统的温度常超出5°C达到或超过8°C，研究人员选择8°C作为温度滥用情境，使用具有植物内化能力的Salmonella enterica血清型Choleraesuis菌株11-Ga-2015（SCH）作为模型，研究其在商业苜蓿芽苗菜上冷贮藏期间的持久性机制，为精准食品安全干预提供见解。该研究发表于《Applied and Environmental Microbiology》。
研究人员主要采用了条形码转座子插入测序技术构建了包含约33,000个独立插入突变的SCH文库，并建立了包含5,304个克隆的有序单插入突变体（IM）集合。在含有高背景微生物群落的商业苜蓿芽苗菜样本上接种文库后，于8°C下进行模拟贮藏实验，通过双端测序分析突变体丰度随时间的变化。此外，将特定突变体与野生型（WT）菌株按1:1混合进行竞争实验，以验证基因的表型影响。
在生成SCH转座子突变体文库和有序突变体集合的研究中，构建的文库覆盖了80%的注释染色体基因和93%的质粒基因，有序突变体集合则覆盖了61%的编码基因组，为系统性功能分析提供了广泛的全基因组代表性。通过分析SCH及原生微生物群在苜蓿芽苗菜上的动态，发现芽苗菜初始具有较高的需氧菌（MAB）和肠杆菌科背景微生物负载，且在8°C下保持稳定；条形码SCH TIS文库群体在芽苗菜和磷酸盐缓冲液（PBS）中的动态无显著差异，且均未观察到净增殖，表明实验反映了非增殖的类持久性状态。在鉴定冷贮藏期间影响适应性基因的研究中， stringent双重过滤标准发现8个遗传元素表现出显著的适应性影响，包括eda、fabF、lpp1_2、pnp、stpA、SCHChr_03621等6个编码基因和2个基因间区（IR）。KEGG富集分析显示“鞭毛组装”显著富集，且鞭毛相关基因在初期受到负向选择，后期转为正向选择，此外还富集了“固氮”和“肠杆菌共同抗原生物合成过程”等GO条目。竞争实验进一步证实，eda、fabF和mnmG的突变体在芽苗菜上具有显著的适应性缺陷，且该缺陷具有基质特异性。
在讨论部分，研究人员总结发现，SCH在苜蓿芽苗菜上8°C冷贮藏期间依赖于碳水化合物代谢、RNA降解、脂质代谢、细胞包膜结构和翻译控制等核心过程。eda突变的严重适应性缺陷突出了Entner-Doudoroff（ED）途径在细菌适应植物表面波动微环境中的关键作用。pnp的效应反映了RNA降解在细菌资源回收和低温应激中的重要性。fabF突变揭示了脂肪酸 elongation在维持膜流动性和冷适应中的关键角色。mnmG突变的表型表明tRNA修饰在应对植物基质多重胁迫时对全局翻译的调控至关重要。鞭毛组装的动态选择表明，革兰氏阴性菌可能通过丢失鞭毛来逃避植物免疫防御或作为一种能量权衡策略。该研究拓展了对宿主适应性血清型在植物基质上持久性机制的认知，为应对新鲜农产品的血清型多样性提供了精准干预靶点。
