海水中主要金属盐对4株 Kangiella 属细菌的生长及其蛋白酶相关基因表达的影响

背景 Kangiella 是海洋专属的、营异养生长的革兰氏阴性菌。按16S rRNA基因系统发育分析， Kangiella 属归属于γ-变形杆菌纲，但此类细菌的生理生态功能未知。推测该类海洋细菌产生的胞外丝氨酸蛋白酶在其利用有机氮源生长的过程中起重要作用。 目的研究海水盐中主要金属离子Na盐、Mg盐、Ca盐、K盐对海洋来源的4株 Kangiella 菌株( K . aquimarina DSM 16071、 K . geojedonensis YCS-5、 K . koreensis DSM 16069和 K . profundi FT102)的生长及胞外蛋白酶表达的影响。 方法测定 Kangiella 属4个不同种的模式菌株在2216E培养基及不添加Na盐、Mg盐、Ca盐和K盐的2216E培养基中的生长情况。以2%的酪蛋白为底物，采用福林酚法分别检测4株菌株的胞外蛋白酶酶活。克隆 K . profundi FT102菌株中的3个丝氨酸蛋白酶编码基因以及 phoP 和 phoQ 基因，使用实时荧光定量PCR技术检测Mg盐对这些基因表达的影响。 结果4株 Kangiella 菌株在不添加Na盐的2216E培养基中均不能生长；在不添加Mg盐、Ca盐和K盐的2216E培养基中， K . aquimarina DSM 16071、 K . geojedonensis YCS-5和 K . profundi FT102这3个菌株的生长差异较小；而 K . koreensis DSM 16069菌株的生物量在不添加上述3类主要金属盐的2216E培养基中反而增高。各个菌株在对数期时的胞外蛋白酶活差异较大，最高可以达到11.23 U/mL，最低仅为0.99 U/mL。2216E培养基中不添加Mg盐时， K . aquimarina DSM 16071、 K . geojedonensis YCS-5和 K . profundi FT102这3株菌中的丝氨酸蛋白酶编码基因 asp1 、 asp2 和 asp3 以及 phoP 和 phoQ 基因的转录水平无显著差异，而在 K . koreensis DSM 16069菌株中这5个基因的表达却显著上调。 结论Na盐是4株海洋 Kangiella 菌株生长所必需的金属离子，Mg盐和Ca盐对4株菌株的生长及其中3个保守的丝氨酸蛋白酶基因表达的影响不同。在不添加Mg盐的2216E培养基中， K . koreensis DSM 16069菌株的生物量、胞外蛋白酶活和3个保守的丝氨酸蛋白酶编码基因以及 phoP 和 phoQ 基因的转录量都显著上升。