华中农业大学李锦铨研究员课题组：新型噬菌体LPSTLL对食品中沙门氏菌的生物防控
Food Research International
背景
食源性疾病是由于食用被微生物、有毒化学物质或其他有害物污染的食品而引起的疾病，其爆发常造成相当高的发病率和死亡率。沙门氏菌被认为是世界范围内引起食源性疾病的主要致病菌之一，在全球引起多起食品安全事故。噬菌体作为一种能够特异性吸附感染细菌的病毒，普遍认为对人类、动物和植物无害，并且具有自我复制、快速裂解、治疗所需剂量小、可随着宿主菌的变异而变异等优势。
近日，华中农业大学食品科学与技术学院/交叉科学研究院李锦铨研究员课题组基于裂解范围、裂解效率、稳定性以及生物学特性选出一株沙门氏菌裂性噬菌体vB_SalS-LPSTLL (LPSTLL) 并在食品中应用。并且通过基因组比较发现LPSTLL属于一个新属。相关科研成果以“Application of a novel phage vB_SalS-LPSTLL for the biological control of Salmonella in foods”为题发表在国际顶级期刊Food Research International（IF: 6.47）上。研究生郭亚停和高级工程师黎洁为本论文共同第一作者，李锦铨研究员为通讯作者。
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方法和结果
图 1：噬菌体LPSTLL对沙门氏菌的抑制曲线
(A)以鼠伤寒沙门菌UK-1为宿主，比较MOI = 1时的噬菌体抑制作用。噬菌体LPSTLL抑制鼠伤寒沙门氏菌(B) UK-1， (C) ATCC 13311，肠炎沙门氏菌(D) ATCC 13076和(E) SGSC 4901的MOI范围为0.1-100。将噬菌体悬液与TSB混合建立阴性对照组。
图2：LPSTLL的形态和生物学特征
(A)噬菌体LPSTLL透射电镜图。(B) LPSTLL的吸附测定。(C) LPSTLL的一步生长曲线。LPSTLL对不同pH (D)和热(E)条件的耐受性。黑色的水平线表示检测的极限。
图3: LPSTLL的基因组
圆形显示(从外侧):(1)GC歪斜图、(2) G + C %含量、(3)顺时针或逆时针转录的orf。噬菌体结构蛋白、细胞裂解蛋白、核苷酸代谢蛋白和基因组复制蛋白分别用蓝色、黄色和红色标记。
图4：基于(A)末端酶大亚基和(B)主要衣壳蛋白序列，对选定的噬菌体和拟新属噬菌体进行系统发育分析。
Jerseyvirus属、Tlsvirus属、Chivirus属、t5病毒属和sp31病毒属的成员分别用黄色圆圈、绿色左三角形、蓝色右三角形、紫色正方形和橙色标记表示。提出为新属的噬菌体用红星标记。
图5：噬菌体LPSTLL对液态食物基质中鼠伤寒沙门菌UK-1的影响。
在 (A) 4°C 和 (B) 25°C温育的牛奶中沙门氏菌的存活率和在 (C) 4°C 和 (D) 25°C 温育的苹果汁中沙门氏菌的存活率。★p < 0.05;★★p < 0.01;★★★p < 0.001。
图6：噬菌体LPSTLL对固体食物基质中鼠伤寒沙门菌UK-1的影响。
沙门氏菌在 (A) 4°C 和 (B) 25°C 温育的鸡肉上的存活率和在（C）4°C 和（D）25°C 温育的生菜上的存活率。★p < 0.05;★★p < 0.01;★★★p < 0.001。
研究结论
在这项研究中，本课题组从水源中分离出噬菌体 LPSTLL，证明其具有广泛的裂解范围和较高裂解能力。并且噬菌体LPSTLL潜伏期短，爆发规模大，其在广泛的pH值和较高温度下仍然保持高生物活性。基因组比较发现LPSTLL 是一种新型噬菌体，可代表一个从未被认识的新属。同时该研究也揭示了噬菌体 LPSTLL 可有效减少食物模型中沙门氏菌数量，且并不影响食品感官品质。综上所述，噬菌体 LPSTLL 具有在食品行业中对沙门氏菌进行生物防治的潜力。
1，在已经报道噬菌体中，我们分离到一株裂解范围最广的沙门氏菌噬菌体LPSTLL 。
2，提出了以噬菌体LPSTLL为代表的长尾科新属LPSTLLvirus。
3，噬菌体LPSTLL具有在食品工业中作为沙门氏菌生物防制剂的候选制剂而不影响食品感官质量的能力。
参考文献
https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110492
专 家 简 介
李锦铨，华中农业大学交叉科学研究院研究员，博士生导师。美国洛克菲勒大学客座研究员。长期致力于食源性病原菌的分子机制研究、噬菌体防控机制研究和噬菌体暗物质的发掘。率先建立沙门氏菌、大肠杆菌、副溶血弧菌、阪崎肠杆菌、产气荚膜梭菌、气单胞菌等病原噬菌体库，率先在我国实现噬菌体的产业化生产，有望应用于食品生产链中，包括替代饲料和养殖中的抗菌物质或食品安全领域。高通量筛选噬菌体裂解酶、噬菌肽和多糖解聚酶等绿色新型的抗菌分子。运用基因工程技术构建低致病性噬菌体生产底盘细胞。在中国食品学报、食品科学、EMBO Molecular Medicine、PLoS Pathogens、The Journal of Infectious Diseases、Food Control、International Journal of Food Microbiology、Virulence、Infection and Immunity等期刊发表论文40余篇，获授权专利10余项。主持国家自然科学基金3项、湖北省中美合作专项1项、湖北自科学基金1项。
撰稿人：郭亚停，华中农业大学食品科学与技术学院2020级硕士研究生
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