電刺激對菌活力及抗性基因表達的影響

2020-08-27 上海沃吉基因

​文章信息

Effects of direct currenton Klebsiella spp. viability and corresponding resistance gene expression insimulative bio-electrochemical reactors

Hua Li,Xiao-Li Yang, Hai-Liang Song, Shuai Zhang, Xi-Zi Long

DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.12.176

發表雜誌：Chemosphere（IF=5）

1.研究背景

研究在生物電化學反應器（BER）中電解刺激下抗生素抗性細菌（ARB）和相關抗生素抗性基因（ARG）表達。


2.方法

2.1 ARB的分離、鑑定和最小抑制濃度（MIC）。

2.2 乳酸脫氫酶和ATP測定。

2.3 用高靈敏度流式細胞術定量分析死亡細菌。

2.4 循環伏安法（CV）和活性氧測定。

2.5 RNA提取和實時PCR然後通過實時PCR定量sulI、sulII和int1基因的表達。


3.結果

3.1分離細菌的鑑定和MIC

圖1.設備示意圖（1）計算機；（2）數據採集模塊；（3）電阻器；（4）直流電源；（5）電極夾，（6）磁力攪拌器。


3.2設備操作性能和CV測試電流密度對細胞生長的影響

圖2.（A）細胞生物量密度（OD600），和（B）生長速率。

3.3 電刺激持續時間越長，細胞通透性越大

圖3. LDH和ATP在不同電流強度下。（A） LDH在不同電流強度下。（B）不同電流強度下的ATP濃度。


3.4電解刺激下細胞的形態變化


圖4.通過SEM檢測不同電流強度對克雷伯氏菌形態變化的影響（A：對照樣品，B:6V組，C8V組和D:10V組）。


3.5活性氧產生和細胞活力測試

圖5.DCF螢光強度反映了不同電流強度對死細胞百分比和ROS產生的影響。


3.6電刺激對克雷伯菌作用一細胞膜的滲透性增加，另一方面，死亡細胞的一部分隨著電流強度的增加，電極表面產生活性氧。

圖6.不同電流強度對活菌計數的影響。


3.7電解刺激對基因表達的影響


圖7.不同電流強度對基因表達倍數變化的影響。


結論

結果證實，適當的電解刺激可以增加細菌細胞的膜通透性和ATP。然而，當電流超過一定範圍時，水電解過程中ROS的產生增加，導致細菌細胞的致死率高。此外，暴露48小時後，sulII和intI基因表達水平增加。以上都證實了應用生物電化學技術處理抗生素廢水的潛在風險。

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