柱状黄杆菌铁摄取基因及铁摄取调节基因的研究

柱状黄杆菌是一种危害严重的鱼类致病菌，能感染几乎所有淡水鱼类。由柱状黄杆菌引起的细菌性烂鳃病为水产养殖的重要病害。本项目将对柱状黄杆菌的铁摄取(iron uptake, IU）基因簇及铁摄取调节基因进行研究。通过分析铁摄取基因簇的序列结构及其在柱状黄杆菌所有三种基因组型中的分布，揭示该菌铁摄取基因的结构特点及遗传多样性；通过研究柱状黄杆菌铁摄取基因簇在贫铁和富铁环境中的表达变化，阐明该基因簇的表达规律；通过研究柱状黄杆菌铁摄取调节蛋白(ferric uptake regulator, Fur)与铁摄取基因启动子的相互作用，阐明该菌Fur蛋白识别的Fur box序列；通过构建铁摄取调节基因突变株并研究其表型变化，揭示Fur蛋白调控的基因以及Fur蛋白与柱状黄杆菌毒力之间的关系。本项目的完成将填补国内外在柱状黄杆菌铁摄取相关基因这一研究领域的空白，并为该菌的致病机理研究提供理论基础。

本研究主要以鱼类的重要致病菌——柱状黄杆菌强毒株G4为研究对象，分析了柱状黄杆菌铁摄取相关基因的遗传多样性；研究了铁摄取基因在贫铁和富铁条件下的表达变化规律，铁载体合成系统相关蛋白的分泌规律；原核表达了铁摄取基因调节蛋白(Fur)，利用该蛋白成功进行了与铁载体合成系统相关基因启动子的结合研究，并获得了柱状黄杆菌Fur蛋白发挥调控作用时所识别的Fur box序列；通过以rpsl基因和sacB基因作为负选择标记，构建了柱状黄杆菌多个基因的缺失突变株；通过尝试不同的培养基组成，确立了诱导和检测柱状黄杆菌铁载体的培养基配方，实现了柱状黄杆菌铁载体在贫铁条件下的诱导表达；探索了柱状黄杆菌铁载体的分离和纯化条件，鉴定了柱状黄杆菌铁载体的类型并初步分析了铁载体的结构；阐明了不同碳源和Fe3+浓度对柱状黄杆菌生长的影响以及在这些条件下铁载体的分泌规律。本项目的研究填补了国内外在柱状黄杆菌铁摄取基因及铁摄取调节基因途径这一研究领域的空白，并为该菌的致病机理研究提供理论基础。