近期，江苏大学食品与工程学院联合江苏省食品质量与安全重点实验室、江苏省农业科学院食品安全与营养研究所，在期刊Frontiers in Microbiology发表了“Application of a novel lytic phage vB_EcoM_SQ17 for the biocontrol of Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 and Enterotoxigenic E. coli in food matrices”研究论文，本研究分离、表征和评估了一种新型的广宿主范围的噬菌体并开展了生理生化实验及基因组学分析。AG代理基因承担了该研究中的噬菌体基因组测序组装及部分分析工作。

中文标题：新型裂解噬菌体vB_EcoM_SQ17在食品基质中对肠出血性大肠杆菌O157H7和产肠毒素大肠杆菌的生物控制中的应用

发表期刊：Frontiers in microbiology  

影响因子：6.064

发表时间：2022.08.05

1. 菌株形态观察、噬菌体生长规律曲线、噬菌体对pH的耐受性及耐热性测试

2. 宿主范围测定、噬菌体体外裂解活性试验

3. 噬菌体基因组分离、Illumina NovaSeq测序、基因组组装和注释

4. 系统发育树的构建、菌体体外活性测试

5. 噬菌体对被污染的食品中EHEC O157:H7的抑制效果检测

1. 噬菌体SQ17的分离及其形态

分离的噬菌体在EHEC O157:H7 培养基上生长出清晰的噬菌斑，名为vB_EcoM_SQ17，图1所示为噬菌体SQ17形态，属尾状病毒目。

 图1. EHEC O157:H7噬菌体SQ17的形态

2. 噬菌体SQ17的体外裂解活性

噬菌体SQ17在四种不同感染复数（MOI）和不同时间对EHEC O157:H7细胞活力的影响如图2。在3小时后细胞存活数减少量最多。处理6小时后的噬菌体感染培养物的细胞浓度仍低于初始浓度(图2A）。浊度测定显示未被噬菌体感染的EHEC O157:H7在培养1小时后开始生长，在3小时后开始进入稳定期（图2B）。

图2. 噬菌体 SQ17 对 EHEC O157:H7 的影响

3. 噬菌体 SQ17 的基因组和系统发育分析

噬菌体SQ17基因组是166,457 bp的线性双链DNA，GC含量为32.52%。该基因组包含258个假定ORF，其中136个ORF被归类为假定蛋白。这些蛋白质聚集成4个与尾部组装、衣壳组装、宿主裂解和裂解抑制、复制，转录和修复相关的功能组。与溶源基因、抗生素抗性基因、毒力因子数据库进行检索，未检测到溶源性、毒素、抗生素抗性和毒力因子相关基因。在GenBank中Blast检索，根据噬菌体生物学特征和基因组信息，噬菌体SQ17属于尾状病毒目，肌尾噬菌体科，Mosigvirus 属。

图3. 噬菌体 SQ17 的基因组图谱

通过噬菌体SQ17与其高度同源的另外三个噬菌体进行基因组比较分析可以看出，所有噬菌体具有相似的基因模块排列。

图4. 使用Mauve对噬菌体SQ17与噬菌体SF、vB_EcoM-ZQ3和vB_EcoM_JS09进行基因组比较分析

系统发育树分析显示，当仅比较它们的短尾纤维蛋白时，噬菌体SQ17与其它大部分大肠杆菌O157:H7的噬菌体属同一系统发育亚支中。噬菌体SQ17的短尾纤维蛋白与同样感染肠杆菌O157:H7的噬菌体SF和PHB12的短尾纤维蛋白关系最密切。

图5. 与噬菌体SQ17具有相似短尾纤维蛋白序列的噬菌体系统发育树

4. 噬菌体SQ17对牛奶、生牛肉和新鲜生菜中EHEC O157:H7的抑制作用

噬菌体SQ17在超高温处理脱脂牛奶和全脂牛奶中检测的EHEC O157:H7菌株EO157-1污染水平低于检测限值。具体来说，在超高温处理脱脂牛奶作用4h后，EO157-1活细胞数下降到低于检测下限，而在噬菌体作用12h后无法检测到EO157-1细胞（图6A）。同样，噬菌体在超高温处理全脂牛奶中8h后，EO157-1的活细胞数降至检测限以下，并在24h后无法检测到活细胞（图6B）。测量直至第7天都没有检测到活性细胞记录，表明噬菌体SQ17起到了完全抗菌的作用。在25℃的较高温度下，EO157-1的活细胞数在超高温脱脂和全脂牛奶中4h后降至检测限以下。在12和24h后，活细胞数开始逐渐增长，直至72h后，细菌生长与对照组基本相同。

在被菌株 EO157-1 人工污染生牛肉中，在4℃和25℃孵育的条件下，噬菌体作用后EO157-1活细胞数出现显著降低。即使在5天后，EO157-1的活细胞数目在4℃时也依然低于对照组。经噬菌体SQ17处理的EO157-1或ETEC菌株EK99-F41人工污染生菜，在4℃和25℃的条件下，噬菌体SQ17显著降低了EO157-1和EK99-41的活细胞。24h后，几乎检测不到活细胞数，而25℃条件下的EK99-41活细胞数却在孵育4h后开始再次增长。

图6. 噬菌体SQ17对牛奶中EHEC O157：H7 EO157-1的抑制作用

基因组分析表明SQ17噬菌体不具有抗生素抗性、毒素、溶原性或毒力因子相关基因，是潜在食品应用的绝佳候选者。SQ17具有广泛的宿主范围，能够感染 EHEC O157:H7、ETEC 和其他大肠杆菌菌株。研究表明噬菌体SQ17应用于减少新鲜生菜中的 EHEC O157:H7 和 ETEC 污染，并且SQ17具有高感染能力和快速复制率更适合应用于食品工业。较高温度（25℃）会影响噬菌体的杀菌效果，因此，不建议在食品工业中长时间在高温下储存或加工新鲜食品。

参考文献

Zhou Y, Wan Q, Bao H, et, al. Application of a novel lytic phage vB_EcoM_SQ17 for the biocontrol of Enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 and Enterotoxigenic E. coli in food matrices. Front Microbiol. 2022 Aug 5;13:929005.