為建立健全有效的研究哈維弧菌致病和耐藥機制體系,中國水產科學研究院南海水產研究所鄧益琴博士、馮娟研究員等科研人員通過持續摸索和不斷實踐,成功建立了基于熱擊的哈維弧菌同源重組定點基因敲除技術,極大地推動了哈維弧菌病原分子機理研究,為進一步研究其致病和耐藥機制等提供了關鍵科技支撐。
近年,我國海水魚病原菌中哈維弧菌占到弧菌病原的70%,其強致病性和長期以來抗生素治療等引起的強耐藥性,是哈維弧菌病長期爆發的根源,解析其致病和耐藥機制是控制哈維弧菌病暴發的關鍵。分子機制研究通常涉及基因敲除的基因工程操作。基因敲除又稱基因打靶,是一種新型的分子生物學技術,該技術利用接合轉移,將構建的打靶載體導入靶細胞后,通過重組載體DNA序列和靶細胞內染色體上的同源DNA序列,將載體DNA定點整合入靶細胞基因組上某一確定的位點,或與靶細胞基因組上某一確定片段置換,使機體特定的基因失活或缺失,從而改變細胞遺傳特性。然而,全球范圍內的哈維弧菌接合轉移效率極低或不能接合,且未建立有效的研究其致病和耐藥機制的體系,這成為科研人員揭示其致病和耐藥機制的重大阻礙。
南海所鄧益琴、馮娟等科研人員堅持探索,發現一定的環境脅迫,包括高溫和抗生素污染等可促進哈維弧菌接合轉移,并將培養至對數早期的哈維弧菌受體菌進行一定的熱擊處理后與培養至對數早期的供體菌進行接合,突破了哈維弧菌接合轉移獲取外源質粒效率低甚至不能接合轉移的瓶頸,使得哈維弧菌的接合轉移效率從無到有,實現零的突破,首次在國際上對哈維弧菌進行定點基因敲除。該研究已累計發表論文8篇(含成果論文3篇、技術應用論文5篇),獲得基于熱擊的提高哈維弧菌接合轉移效率以及哈維弧菌同源重組基因敲除技術的國家發明專利授權2件。
南海所該研究技術平臺受到河海大學、海南大學、山東大學、浙江海洋大學、中國科學院南海海洋研究所等高校及科研院所同行專家的關注,并與相關單位建立了密切的科研合作關系。
相關論文鏈接:
https://doi.org/10.1111/jfd.13197
https://doi.org/10.1038/s41598-020-71288-0
https://doi.org/10.13343/j.cnki.wsxb.20200129
https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2021.736346
https://doi.org/10.1016/j.micpath.2021.104965
https://doi.org/10.1139/cjm-2021-0311
https://doi.org/10.1111/lam.13606
https://doi.org/10.12131/20190211

不同溫度脅迫對哈維弧菌接合轉移效率的影響。(A)不同溫度、不同時間脅迫下,哈維弧菌的存活率;(B)不同溫度、不同時間脅迫下,哈維弧菌的接合轉移效率。

基于熱擊的哈維弧菌同源重組基因敲除技術流程圖

專利證書(左:一種提高哈維弧菌遺產轉化的方法,右:一種基于熱擊的哈維弧菌同源重組基因敲除方法)