研究背景

单核细胞增生李斯特菌（Lm）是冷藏即食食品中的“钉子户”，能在不锈钢、PVC甚至橡胶密封圈上形成生物膜，清洗剂和低温都难以根除。以往研究多聚焦充足营养下的成膜规律，但工厂实际环境（CIP清洗后、管道排水段）往往处于“贫营养”状态，此时Lm的膜更厚、更耐消毒，其分子机制却一直不清楚。弄清“饥饿膜”与普通漂浮菌的基因差异，可为精准打断其粘附-迁移-成膜循环提供靶点。

研究内容

1. 实验设计

选用成膜能力最强的食源分离株MRL300083（Lm83），设置4组：TF：正常TSB-YE肉汤中的漂浮菌；TB：正常肉汤中在不锈钢片上形成的48 h老膜；dTF：10倍稀释肉汤中的漂浮菌（模拟清洗后残余营养）；dTB：稀释肉汤中形成的老膜。每组3次重复，25 ℃培养，提取RNA进行Illumina测序，并以Lm83全基因组为参考绘制表达谱。

2. 差异基因筛选 

用DESeq2（|log₂FC|>1，padj<0.05）比较4组表达量，获得差异基因（DEGs）；再用KEGG富集找出显著变化通路。

3. 功能验证

选取鞭毛、趋化、磷酸转移酶系统（PTS）等关键基因，用RT-qPCR复核；同时测定稀释条件下的游泳/群集直径，验证表型。

研究结果

1. 缺营养，基因“大搬家”

TF vs dTF：1312个DEG，其中鞭毛合成通路最显著，19个基因全部上调，flgC上调4.2倍。TB vs dTB：745个DEG，富集到5条通路：核糖体、鞭毛、PTS、细菌趋化、果糖-甘露糖代谢，全部呈上调趋势。TF vs TB：1428个DEG，正常营养下膜态比漂浮态的鞭毛基因反而下调，说明“吃饱”后菌体更愿意静止。

2. 鞭毛和趋化：饥饿时“加桨”

dTB中motA、motB（定子马达）分别升2.8倍、2.4倍；cheA、cheV（双组分趋化）升2.8倍、3.3倍。RT-qPCR与测序趋势一致。表型上，dTF游泳圈直径比TF增90%，dTB群集范围扩大65%，证实“越饿越爱动”。

3. PTS与糖代谢：把“稀糖”吃干净

dTB中20个PTS相关基因上调，包括果糖类fruA/B/Ab、甘露糖类manX/Y/Z等，平均升2–4倍；对应“果糖和甘露糖代谢”通路25个基因全部上调。提示饥饿膜优先表达高亲和力糖转运器，把微摩尔级的糖也迅速拉进胞内维持能量。

4. 饥饿膜生存策略小结

缺营养→SigB等胁迫信号激活→上调鞭毛/趋化→菌体加速游动→更易重新贴壁；同时上调PTS→提高稀糖捕获效率→维持膜内ATP；两条线路协同，使Lm在“洗后”环境仍能扩张成新的生物膜。

结语

“营养越少，菌越忙”——这项研究用实打实的基因表达数据告诉我们，李斯特菌在贫营养条件下会开启“运动+节能”双模式：一边加长鞭毛四处找吃的，一边上调糖搬运系统把稀薄养分吃干榨尽。工厂里的微残留、家用冰箱的冷凝水，都可能成为它重新成膜的起点。未来防控，不妨从“让它吃不饱”转向“让它动不了”，针对鞭毛马达和糖转运蛋白设计新策略，把“饥饿膜”扼杀在萌芽阶段。

参考文献：Wang, Yuan et al. “Transcriptomic analysis of mature biofilm and planktonic cells of Listeria monocytogenes under nutritional stress.” Food microbiology vol. 132 (2025): 104859. doi:10.1016/j.fm.2025.104859