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氧化亚铁硫杆菌与隐性嗜酸杆菌共培养体系构建及铁代谢基因差异表达研究
摘要
氧化亚铁硫杆菌和隐性嗜酸杆菌是一种常见的共存菌种，两者之间存在着复杂的相互作用。本文利用共培养技术构建了这两种菌的体系，并进行了一系列实验室研究。研究发现，在体系中，氧化亚铁硫杆菌对铁元素的利用更加高效，表现出更强的生长能力和竞争优势。同时，通过基因差异表达分析还发现，在共培养体系中，两种菌对铁代谢路径中的基因有着不同的响应。这一研究深化了我们对这两种菌在共存体系中的相互作用和铁代谢途径的理解。
关键词：氧化亚铁硫杆菌；隐性嗜酸杆菌；共培养；铁代谢
Abstract
TheinteractionbetweenFerrovibrioandAcidimicrobiumisacommonphenomenoninnature.Inthisstudy,aco-culturesystemwasestablishedusingthesetwobacteriatoinvestigatetheirecologyandironmetabolism.OurresultsshowedthatFerrovibriohadahigherefficiencyinutilizingiron,whichgavethemacompetitiveadvantageoverAcidimicrobium.Additionally,differentialgeneexpressionanalysisrevealedthatthetwobacterialstrainsintheco-culturesystemhavedifferentresponsestogenesinvolvedinironmetabolism.Thesefindingshelpexpandourknowledgeontheinteractionsofthesebacteriaintheirnaturalhabitatsandtheironmetabolicpathways.
Keywords:Ferrovibrio;Acidimicrobium;Co-culture;Ironmetabolism
1.引言
在大自然中，微生物之间的相互关系是非常复杂的。共培养是一种常见的方法，可以帮助我们更好的研究这些微生物之间的相互作用，并揭示它们在大自然环境中的生态角色。氧化亚铁硫杆菌和隐性嗜酸杆菌是一种常见的共存菌种，它们在水、土壤和沉积物等多种环境中都有分布。这两种菌的在自然环境中的分布密度和生长状况，很可能受到它们之间的相互作用影响。因此，深入了解这两种菌之间的相互作用及其生态和生物化学特性，对生态学和微生物学都具有十分重要的意义。
本研究利用共培养技术构建了氧化亚铁硫杆菌和隐性嗜酸杆菌的体系，并进行了一系列实验室研究。研究结果表明，在共培养体系中，氧化亚铁硫杆菌对铁元素的利用更加高效，表现出更强的生长能力和竞争优势。同时，通过基因差异表达分析还发现，在共培养体系中，两种菌对铁代谢路径中的基因有着不同的响应。这一研究深化了我们对这两种菌在共存体系中的相互作用和铁代谢途径的理解。
2.实验流程
2.1构建共培养体系
氧化亚铁硫杆菌和隐性嗜酸杆菌分别培养在自己的营养培养基中直到进入对数生长期。然后将两种菌体系按照不同比例混合并在含有0.2%半乳糖和1.2mM铁的液体培养基中进行共培养。同时，设立单独培养的氧化亚铁硫杆菌和隐性嗜酸杆菌的对照组。培养土豆葡萄糖琼脂（PDA）含有除铁以外的所有必需元素。
2.2生长曲线和铁浓度测试
在每个菌体系中取样并测定细菌数量和铁浓度随着时间的变化，通过生长曲线和铁浓度测试比较两种菌在共培养和单独培养条件下的生长速率和铁利用能力。
2.3RNA提取和定量RT-PCR
从氧化亚铁硫杆菌和隐性嗜酸杆菌的共培养和单独培养体系中分别提取细菌总RNA，然后利用反转录酶链式聚合酶（RT-PCR）技术检测铁代谢相关基因（sufB、sufD和fur）的表达变化。使用16SrRNA作为内参。
3.结果与分析
3.1共培养对两种菌生长的影响
在共培养条件下，隐性嗜酸杆菌的生长速率较氧化亚铁硫杆菌慢，且在赛体系中已经无法生长，而氧化亚铁硫杆菌则表现得更为强壮、在体系中占主导地位。同时，我们还发现在共培养体系中，铁浓度随着时间的增大而下降，氧化亚铁硫杆菌对铁元素的利用效率更高。
3.2共培养对铁代谢相关基因的影响
通过实时定量PCR技术，我们检测了两种菌在共培养和单独培养条件下铁代谢相关基因的表达变化。结果显示，sufB、sufD和fur基因在两种菌体系中的表达变化有差异，氧化亚铁硫杆菌中的sufB和sufD基因的表达显著高于隐性嗜酸杆菌，而fur基因的表达则相反。
4.结论
本研究表明，在氧化亚铁硫杆菌和隐性嗜酸杆菌共培养体系中，