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    2022年第6期
      海洋微生物学
    • 李祥荣,郑洪利,张宗艺,徐燕妮,郭雷

      2022,49(6):1999-2008, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210959

      Abstract:

      【背景】目前水产养殖中副溶血弧菌等水产致病菌的预防和治疗主要使用的是抗生素,短期内能够起到较好的效果,但是长期使用抗生素不仅使得病原菌的耐药性增加,而且会产生一系列问题。因此,寻找安全有效的抗生素替代品迫在眉睫。【目的】筛选具有抗副溶血弧菌活性的海洋微生物,鉴定其种类并优化其培养条件,并对其活性物质进行初步分离。【方法】利用稀释涂布平板法和平板划线法分离纯化海洋微生物,通过牛津杯法筛选具有抗副溶血弧菌活性的菌株。根据菌株的形态特征和ITS序列分析对活性菌株进行鉴定。通过筛选培养基种类和盐度确定其培养条件。通过半制备高效液相色谱制备化合物,并利用核磁共振波谱数据鉴定化合物的结构。【结果】从海螺、小黄鱼、对虾等11种样品中分离出海洋微生物菌株76株,其中真菌26株。筛选得到一株具有抗副溶血弧菌活性的真菌菌株HL-3,鉴定为黄曲霉。黄曲霉HL-3菌株在改良沙氏培养基条件下,产物化学多样性和抗菌活性较好。黄曲霉HL-3菌株在真菌5号培养基中产物单一且抗菌活性较好,纯化出来的化合物结构被鉴定为曲酸。曲酸对副溶血弧菌的最小抑菌浓度为4.0 mg/mL。【结论】实验结果为进一步利用各种色谱手段分离纯化HL-3菌株产生的抗副溶血弧菌活性次生代谢产物提供了一定的理论依据。

    • 环境微生物学
    • 刘洪周,杨思霞,王楠,刘海波,陈铁柱,李建昌

      2022,49(6):2009-2021, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210920

      Abstract:

      【背景】电化学厌氧消化(electrochemical anaerobic digestion,EAD)系统的代谢途径由具备不同功能的微生物所主导,其代谢通量与功能微生物丰度、活性及群落结构相关。【目的】探究EAD产甲烷代谢通量与微生物的关系。【方法】采用代谢通量分析(metabolic flux analysis,MFA)方法,以pH为扰动因子得到微生物群落与产甲烷通量的响应关系。【结果】pH 7.5扰动时产甲烷通量最大为0.398 4±0.029 3,较对照组(pH 6.9)的0.297 4±0.012 7和扰动组(pH 6.3)的0.136 5±0.012 0分别提高了25%和65%。另外,平均有33.8%±3.1%的氢气(通量)用于还原二氧化碳产甲烷和乙酸,平均有21.0%±2.6%的乙酸(通量)转化为甲烷。此外,产甲烷通量与MariniphagaMethanosaetaDesulfomicrobium的丰度呈正相关,与Sedimentibacter的丰度呈负相关且影响显著。【结论】在EAD产甲烷体系中产甲烷菌和产酸菌共存时,pH值略大于7.0的环境有利于甲烷的生成,改变EAD体系的pH可有效调控代谢产物的通量,其通量大小受微生物丰度的影响较大。

    • 李微,王宇琦,侯云鹤,王贺,陈一鸣,高明杰,祝雷

      2022,49(6):2022-2036, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210934

      Abstract:

      【背景】投加微生物菌剂是强化生物处理效能的重要手段,反硝化是污水脱氮除磷的关键步骤,但目前对于反硝化微生物菌剂相关的研究报道较少。【目的】驯化高效反硝化聚磷菌菌剂,并对系统进行生物强化。【方法】采用两阶段法快速富集反硝化聚磷菌,筛选高效脱氮除磷功能菌株NC1-1并进行鉴定,以NC1-1为菌种来源制备干粉菌剂,研究菌剂强化A2SBR系统污水处理效果。【结果】历经36 d后反硝化聚磷菌富集成功,菌株NC1-1经鉴定属于戈登氏菌属,其脱氮除磷率分别为89.46%和91.68%。麦麸、玉米粉配比为85%:15%、NC1-1投菌量为20 ml、发酵液用量20 ml的条件下成功制得干粉菌剂,干粉菌剂最佳投加量为10%的A2SBR系统总磷(total phosphorus,TP) NO3-N去除率比未投加菌剂的A2SBR系统提高12.06%和11.52%。【结论】菌剂NC1-1的投加使A2SBR系统的污染物去除效能进一步提高,研究结果为进一步研究反硝化聚磷菌菌剂提供了理论依据。

    • 仇大成,廖子亚,邢庆花,王海胜,刘杰,赵百锁

      2022,49(6):2037-2049, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210978

      Abstract:

      【背景】松嫩平原盐碱土中孕育着能抗衡外界盐碱双重胁迫的细菌群。【目的】通过分析松嫩平原盐碱土的理化性质、细菌群落组成及其主控环境因子,为阐明未培养细菌在盐碱土的生物地球化学循环过程中的作用和定向培养功能细菌提供数据支持。【方法】以松嫩平原西部的黑龙江省大庆和吉林省的松原、白城3个地区采集的21份盐碱土样为样本,以细菌16S rRNA基因V4高变区为靶向序列,应用Illumina Miseq平台,结合生物信息学手段进行深入解析。【结果】松嫩平原盐碱土属于“苏打型(Na2CO3和NaHCO3)”,主要含Na+和K+及HCO3,pH范围为8.47–10.40。黑龙江省大庆市萨尔图区DC11样本细菌的多样性最高,而黑龙江省肇州县DC2样本的多样性最低。21个样本中的细菌群被归为26个门423个科845个属。其中,以放线菌门(47.3%)、变形菌门(30.3%)、绿弯菌门(7.5%)、芽单胞菌门(7.0%)、拟杆菌门(2.5%)、厚壁菌门(1.7%)和酸杆菌门(1.5%)为主(共计97.8%)。在科水平上,通过聚类热图和主成分分析(principal component analysis,PCA),21个样本被分为3组。冗余分析(redundancy analysis,RDA)发现总盐、Na+、HCO3含量和pH是影响细菌群落组成的主要环境因子。【结论】松嫩平原盐碱土中栖息繁殖多种类型的细菌群,可为微生物及其基因等资源的开发利用提供理论基础。

    • 基础微生物学
    • 陈林杰,薛常鲁,苏悦,肖功年,徐志南,魏培莲

      2022,49(6):2050-2061, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210944

      Abstract:

      【背景】豆血红蛋白可赋予素肉制品类似牛肉的红褐色质地,已被美国食品药物监督管理局批准作为人造素肉的着色剂,近年来受到广泛关注。【目的】优化毕赤酵母产豆血红蛋白的培养条件,提高毕赤酵母产豆血红蛋白的产量。【方法】首先通过单因素试验研究蛋白胨种类、大豆蛋白胨浓度、铁盐种类及血红素浓度在诱导阶段对毕赤酵母产豆血红蛋白的影响;然后通过Plackett-Burman试验设计筛选出对豆血红蛋白产量影响最大的3个因素,再通过最陡爬坡法确定3个因素的变化范围,对3个因素进行响应面分析;最后根据响应面结果进行摇瓶发酵和发酵罐高密度发酵。【结果】单因素试验发现:用4%大豆蛋白胨作为主要氮源、甲醇诱导浓度为1.5%、血红素浓度为5 μmol/L时发酵效果较好,经过响应面优化后得到蛋白胨浓度为51.48 g/L、pH 5.66、培养基装液量35.84 mL/250 mL是最优发酵条件。在此优化条件下,LegH摇瓶发酵产量为0.191 mg/mL,与预测值(0.183 mg/mL)比较接近。采用5 L发酵罐进行高密度发酵,LegH产量最高达到0.384 mg/mL。【结论】优化了毕赤酵母表达豆血红蛋白的发酵条件,获得了较高产量,通过罐上发酵的进一步优化,具有一定的工业化前景。

    • 基因克隆及功能研究
    • 陈少云,李宏燕

      2022,49(6):2062-2075, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220115

      Abstract:

      【背景】醇脱氢酶AdhS能催化不对称还原反应制备(R)-2-氯-1-苯乙醇,但由于自身再生辅酶NADH的能力不足,需要辅酶再生酶协助其再生NADH。谷氨酸脱氢酶能以谷氨酸为底物,再生辅酶NAD(P)H,具有辅酶再生酶的潜力。【目的】克隆表达谷氨酸脱氢酶基因gdhA,构建谷氨酸脱氢酶GdhA与醇脱氢酶AdhS的大肠杆菌共表达体系,提高AdhS制备(R)-2-氯-1-苯乙醇的转化效率。【方法】从枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 168中克隆基因gdhA,并在大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3)中表达,分析辅酶再生活力;再与醇脱氢酶AdhS共表达,优化表达条件;分析不同辅酶再生方案对制备(R)-2-氯-1-苯乙醇的转化效率的影响。【结果】谷氨酸脱氢酶GdhA再生NADH的比活力为694 U/g。经GdhA与AdhS的共表达及表达条件优化后,制备(R)-2-氯-1-苯乙醇的转化效率达465 U/L。经比较,GdhA协助再生辅酶NADH,可使AdhS制备(R)-2-氯-1-苯乙醇的转化效率提高到约3倍。【结论】谷氨酸脱氢酶GdhA为NADH高效再生酶,与醇脱氢酶AdhS共表达可显著提高AdhS制备(R)-2-氯-1-苯乙醇的转化效率。

    • 农业微生物学
    • 王洪秀,章炉军,孙鹏,胡佳,陈绪涛,魏云辉

      2022,49(6):2076-2087, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210738

      Abstract:

      【背景】茶树菇遗传育种工作是茶树菇产业持续发展的保障和关键,原生质体的制备及单核体菌株的获得可为茶树菇遗传育种工作的开展提供技术支持。【目的】获得茶树菇原生质体的再生特性、单核化特性及其交配型,为开展茶树菇的杂交育种、融合育种、诱变育种、遗传转化和功能基因挖掘等奠定基础。【方法】以茶树菇保藏菌种Aa11的菌丝为材料,采用甘露醇溶液和溶壁酶溶液直接处理平板菌丝制备茶树菇原生质体,而后对原生质体进行分离和再生培养。通过原生质体单核菌丝体两两单单对峙培养,观察对峙培养过程中的菌落形态变化。【结果】当接种块数量为7、酶解温度为33−34 ℃、酶解时间为60−80 min时,原生质体数量为107个/mL。茶树菇原生质体在涂布平板7 d后肉眼才可见明显的再生菌落形成,在再生培养基上再生率为0.71%,单核化率为41.1%;再生异核体和再生单核体在形成再生菌落时有时间差,从第7天开始往后连续3 d的再生菌落均为异核体菌株,往后第4天开始陆续出现单核体菌落,之后时间内的菌落均为单核体菌株。试验共得到290个原生质体单核体,分为A1B1和A2B2两种亲本交配型,A1B1和A2B2二者的比例为138:152;两种交配型的单核体在菌落形态上都表现为气生菌丝旺盛、颜色浓白,A1B1单核体的生长速度要快于A2B2单核体。双亲菌落接触部位存在一条明显比周围菌丝体稀疏的分界线,双亲菌落接触区域的分界线均向菌落扩大速度慢的亲本菌落弯曲。【结论】两种交配型单核体菌株及其对峙培养后的菌落形态变化特征可为茶树菇杂交育种的亲本选择提供依据。

    • 杨华,胡展,郭照辉,肖蓉,罗容珺,付祖姣,魏小武,蔡长平,王玉双

      2022,49(6):2088-2099, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210925

      Abstract:

      【背景】微生物在促进水稻生长上潜力巨大,利用水稻促生微生物是减少水田化肥施用、保障水稻安全高效生产的有效途径之一。【目的】筛选并获得能显著促进水稻生长的微生物,为水稻微生物肥料提供优质菌种资源。【方法】从水稻根围微生物中筛选具有高效固氮、溶磷、解钾、产铁载体和吲哚乙酸(indole acetic acid,IAA)的微生物菌株,并对其进行初步鉴定,分析其对水稻种子萌发和植株生长的影响。【结果】从394株水稻根围细菌中筛选并获得了6株在固氮或溶解有机和无机磷、钾或产铁载体和IAA综合水平较高的菌株,分别为菌株C7-1、L26、C10-19、S11-11、GYM_bt5和20-10,根据16S rRNA基因序列初步鉴定这些菌株为嗜线虫沙雷氏菌(Serratianematodiphila)、阿耶波多氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)、别氏不动杆菌(Acinetobacter bereziniae)、蒙氏假单胞菌(Pseudomonas monteilii)和贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。促生试验结果表明,除别氏不动杆菌C10-19外,其他5株菌处理‘晶两优华占’水稻种子后均能显著促进水稻种子萌发和根系发育,种子萌发率可提高25%−43%,水稻幼苗在培养的第14天根长增长最显著,比对照增加了18%−42%。溶有机磷水平最高的菌株C7-1对根长的影响最显著,其次为菌株20-10,而菌株S11-11对茎的生长和分蘖促进作用最显著。【结论】菌株C7-1、20-10和S11-11对水稻促生作用显著,可用于水稻微生物肥料的研制。

    • 李月,林青,王子涵,娄恺,祝长青,霍向东

      2022,49(6):2100-2110, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210926

      Abstract:

      【背景】开发安全、有效、稳定、适口性好、对环境无危害的无抗饲料添加剂是我国畜牧业的重中之重,酸化剂作为功能性饲料添加剂在众多替抗产品中有较大的优势。【目的】通过酸奶菌群发酵甜菜糖蜜制备低成本乳酸型复合液态酸化剂。【方法】以11种不同的新疆农牧民传统发酵酸奶菌群为出发菌,经MRS培养基富集乳酸菌群,选择产酸量高的菌群进行甜菜糖蜜发酵试验,并对菌群发酵时间、发酵条件、糖蜜浓度、氮源及中和剂进行优化。【结果】在糖蜜浓度为100 g/L、培养基未灭菌且37 ℃静置发酵48 h时,B2菌群发酵乳酸产量为34.52 g/L,总酸为83.42 g/L,加入中和剂Na2CO3后其乳酸产量达73.42 g/L,总酸达到169.37 g/L;B5菌群发酵乳酸产量可达61.12 g/L,总酸可达112.50 g/L,加入中和剂Ca(OH)2后其乳酸产量达74.37 g/L,总酸为137.26 g/L。B2菌群发酵原液对沙门氏菌、金黄色葡萄球菌及产气荚膜杆菌均有较强的抑制作用;B5菌群发酵原液则对产气荚膜杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌O157和大肠杆菌STEC均有较强的抑制作用。【结论】富集新疆农家酸奶菌群,生料发酵甜菜糖蜜可低成本生产乳酸型液态酸化剂。

    • 郑文艺,韩海燕,崔海超,傅岳峰,李欣悦,袁肖寒,宋金凤,顾成波

      2022,49(6):2111-2123, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210930

      Abstract:

      【背景】木豆(Cajanus cajan)是一种具有多种药理活性的药用植物,目前对其根际功能放线菌的认识和研究有限,有必要对其应用开发潜力进行研究。【目的】从木豆根际土中筛选一株对植物病原菌和常见病原菌具有广谱拮抗活性的放线菌菌株,鉴定菌株的分类地位、相关代谢产物及可能的生物合成途径,为该菌株的开发应用提供数据支撑。【方法】以7种常见植物病原真菌及8种常见病原菌为指示菌,采用平板对峙法和滤纸片扩散法筛选具有广谱抗菌活性的放线菌菌株,基于形态观察与系统发育分析对该菌株进行分类鉴定,并通过高分辨质谱和超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)对活性菌株的次生代谢产物进行鉴定与验证。采用PCR扩增菌株聚酮合成酶Ⅰ (polyketide synthase,PKS-Ⅰ)和非核糖体多肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)基因,明确其活性代谢产物可能的生物合成途径。【结果】通过抑菌试验筛选得到拮抗放线菌F5,确定其为欧洲疮痂链霉菌(Streptomyces europaeiscabiei),F5菌株基因组中含有编码PKS-Ⅰ和NRPS合成的相关基因,采用高分辨质谱和UPLC-MS/MS从其发酵液中鉴定并确证了格尔德霉素与大黄素两种具有抗菌活性的次生代谢产物。【结论】首次筛选鉴定了一株木豆根际放线菌Streptomyces europaeiscabiei F5,该菌株具有广谱抑菌活性,可代谢产生格尔德霉素和大黄素等活性物质,具有在农业和医药领域的应用潜力,值得进一步研究。

    • 苏尔烈,张欣悦,李闪闪,陈燮晖,范志华,李洪涛

      2022,49(6):2124-2134, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210966

      Abstract:

      【背景】在高浓度葡萄糖引起的碳代谢抑制效应下,产β-葡聚糖苷酶(β-glucosidase)功能微生物群落为适应碳代谢压力的变化,会差异化表达糖耐受和非糖耐受的功能基因。在堆肥中添加生物炭可以改变微生物生存的环境,进而影响微生物群落的组成与功能。【目的】分析在不同碳代谢压力下添加生物炭对产β-葡聚糖苷酶功能微生物群落的结构组成与功能的影响。【方法】在生物炭牛粪-稻草堆肥中添加葡萄糖、纤维二糖及β-葡聚糖苷酶抑制剂,构建不同的碳代谢压力。以细菌来源GH1家族的β-葡聚糖苷酶基因为分子标记基因构建基因克隆文库。同时测定羧甲基纤维素酶酶活和β-葡聚糖苷酶酶活。【结果】放线菌、变形菌和拟杆菌是功能微生物群落中的优势菌群。其中,CL处理组变形菌数量有所下降,在添加了抑制剂的处理组中,拟杆菌的数量明显上升。高浓度葡萄糖显著抑制了羧甲基纤维素酶酶活,但对β-葡聚糖苷酶酶活影响不大,其中低浓度纤维二糖的处理可以显著诱导β-葡聚糖苷酶活性。GHCH处理组中β-葡聚糖苷酶表现出高浓度葡萄糖激活特性。【结论】添加生物炭未明显影响参与纤维素降解的功能微生物群落对碳代谢抑制效应的应答。与自然堆肥相比,在添加了生物炭的堆肥中,产β-葡聚糖苷酶的微生物群落对添加了高浓度葡萄糖引起的碳代谢抑制效应或添加了低浓度纤维二糖的诱导效应更敏感。

    • 食品微生物学
    • 余生玲,申光辉,黄廷,杨露,张志清,侯晓艳,陈安均,黎杉珊

      2022,49(6):2135-2151, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210890

      Abstract:

      【背景】芽孢杆菌是豆制品的重要腐败菌,在气液界面形成生物膜,对产品生产带来持续污染。【目的】探讨藤椒精油(Zanthoxylum armatum DC. essential oil,ZA-EO)对腐败解淀粉芽孢杆菌DY1a菌体及生物被膜的抑制作用与机制。【方法】采用气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)分析藤椒精油主要成分与相对含量,通过二倍稀释法测定藤椒精油对菌株的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)和最低杀菌浓度(minimum bactericidal concentration,MBC),并分析精油对腐败菌胞外蛋白酶活性、腐败菌生物被膜形成抑制及成熟生物被膜的清除作用,采用扫描电镜结合三维光学显微镜分析生物被膜形貌结构变化,测定生物被膜胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)多糖与蛋白质含量变化;并通过细菌运动能力、细胞黏附及自聚集能力、细胞表面疏水性和Zeta电位来初步探讨藤椒精油对生物被膜的抑制机理。【结果】藤椒精油主要含有芳樟醇、D-柠檬烯和桧烯,它们的相对含量分别为52.37%、21.81%和10.94%。藤椒精油对腐败解淀粉芽孢杆菌DY1a的MIC和MBC分别为3.2 µL/mL和12.8 µL/mL。MIC浓度藤椒精油可完全抑制腐败菌胞外蛋白酶的产生及生物被膜的形成,对成熟生物被膜的清除率为25.79%。形貌分析表明,藤椒精油可减小生物被膜厚度和粗糙度,显著降低生物被膜EPS多糖和蛋白质含量,抑制细菌泳动、丛集、黏附及自聚集能力,增强细胞表面疏水性,降低细胞表面电荷。【结论】藤椒精油可抑制腐败解淀粉芽孢杆菌及其生物被膜的形成,并具有一定的生物被膜清除活性。藤椒精油可通过干扰细菌运动和自聚集能力,改变细胞表面特性,降低菌体初始黏附,干扰胞外多糖和蛋白合成而抑制或延缓生物被膜的形成。

    • 兽医微生物学
    • 杨梅,董青霜,冯林,黄佐兴,吴彦,丁红雷

      2022,49(6):2152-2159, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210879

      Abstract:

      【背景】课题组前期研究发现猪肺炎支原体Mhp367蛋白是体液免疫显性蛋白,但该蛋白不同区段与猪肺炎支原体恢复期血清的反应能力尚不明确。【目的】鉴定Mhp367蛋白不同区段与猪肺炎支原体恢复期血清的反应能力。【方法】利用不同的引物组合扩增mhp367基因片段,扩增的片段连接pGEX-6P-1、pGEX-4T-3或pGEX-5X-3载体,转化大肠杆菌DH5α感受态细胞。提取的质粒经BamH I和Xho I双酶切及测序确定重组质粒是否构建成功。正确的重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞构建重组菌。重组菌经IPTG诱导和超声破菌后,经与谷胱甘肽beads结合和SDS-PAGE电泳检测目的蛋白表达情况。表达目的蛋白的重组菌破菌后上清包被谷胱甘肽板,ELISA方法鉴定Mhp367蛋白不同区段与猪肺炎支原体恢复期血清的反应能力。【结果】构建了9个能以可溶形式表达目的蛋白的重组菌;9个Mhp367蛋白片段均为体液免疫显性,第394−524位氨基酸区段与猪肺炎支原体恢复期血清反应最强,是一个良好的疫苗候选抗原区段。【结论】本研究为猪肺炎支原体基因工程亚单位疫苗的研发提供了候选抗原靶标。

    • 董震,陈启伟,吴锦燕,尚佑军,兰喜,刘永生

      2022,49(6):2160-2173, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210793

      Abstract:

      【背景】细菌的VI型分泌系统作为杀死真核捕食者或原核竞争对手的“武器”,其杀伤作用是通过释放有毒物质即效应因子来实现。尽管已发现一些效应因子,但大多数效应因子的功能仍然未知。【目的】研究rhs基因编码的效应因子Rhs对鼠伤寒沙门菌生物学特性的影响。【方法】利用Red同源重组的方法构建鼠伤寒沙门菌rhs基因缺失株及相应的基因回补株通过试验分析比较亲本株与缺失株、回补株在生化特性、生物被膜形成、耐药性、细菌间竞争、抗血清补体杀菌能力、组织载菌量及感染小鼠后炎症因子IL-18、IL-1β释放量上的差异。【结果】效应因子Rhs不影响鼠伤寒沙门菌的生化代谢、生物被膜形成、耐药性及抗血清补体杀菌能力。细菌种间竞争试验中,基因缺失株CVCC541Δrhs1、CVCC541Δrhs2和CVCC541Δrhs1-2的竞争指数(competition index,CI)值分别为0.85、0.77和0.87,毒力均被轻度致弱。体内组织载菌量试验中,CVCC541Δrhs1、CVCC541Δrhs2和CVCC541Δrhs1-2基因缺失株在小鼠肝脏和脾脏中的细菌数均较亲本株明显下降(P<0.05);机体分泌IL-1β、IL-18的能力与鼠伤寒沙门菌效应因子Rhs具有相关性(P<0.05)。【结论】鼠伤寒沙门菌Rhs效应因子能在细菌间的竞争及细菌在宿主器官内的定殖上发挥作用,同时参与调控宿主体内炎性因子IL-1β和IL-18的分泌。

    • 徐梦璐,吴少鹏,马水锋,邵红霞,钱琨,万志敏,叶建强,秦爱建

      2022,49(6):2174-2182, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210910

      Abstract:

      【背景】自2016年以来,我国山东、安徽、江苏、广东等养鹅地区暴发了一种以痛风为主要特征的急性传染病。【目的】研究引起江苏某鹅场雏鹅痛风的鹅星状病毒(goose astrovirus,GAstV)的基因组特征。【方法】从疑似患有痛风的雏鹅肝脏样品中分离到一株GAstV,命名为JSSQ,并对JSSQ全基因组序列及遗传特征进行分析。【结果】 GAstV JSSQ株可在LMH细胞上稳定传代,无明显细胞病变;该毒株基因组全长7 175 nt,与其他已报道的鹅星状病毒参考株相似性为57.3%-99.1%。系统进化分析显示,JSSQ与参考毒株AHAU3亲缘关系最近,处于同一分支。重组分析显示,在GAstV JSSQ基因组中的第807和2 818位点发生了2次重组,起源于GDAHAU2(major parent)和AHAU4(minor parent)。抗原表位分析显示,在ORF2区出现多处氨基酸突变,存在P64S、A224T、A228S、Q229P等独特突变,可引起抗原表位的变化。【结论】不同地区GAstV可能存在不同生物学特性,在防控中应予以注意。

    • 侯博,王晨燕,栗绍文,周伦江,车勇良,陈秋勇

      2022,49(6):2183-2192, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210904

      Abstract:

      【背景】血根碱、白屈菜红碱、原阿片碱等生物碱是我国二类新兽药博落回散和博普总碱散的主要成分,具有广泛的药理作用。【目的】研究亚抑菌浓度血根碱、白屈菜红碱、原阿片碱对肠外致病性大肠杆菌(extraintestinal pathogenic Escherichia coli,ExPEC)主要外膜蛋白及其调控基因和II型毒素-抗毒素(toxin-antitoxin,T-A)系统基因表达的影响,初步探讨博落回生物碱对ExPEC细菌生理活动影响的可能机制。【方法】比较不同II型T-A系统基因yafONhicABprlF-yhaV缺失的ExPEC对血根碱、白屈菜红碱、原阿片碱及抗生素的最小抑菌浓度;在1/2 MIC亚抑菌浓度血根碱、白屈菜红碱、原阿片碱条件下,比较它们对ExPEC野生型(wild type,WT)菌株和外膜蛋白tolC缺失菌株(ΔtolC)的不同外膜蛋白基因ompCompXtolCompF和调控基因acrRrobmarRrpoSsoxS表达的影响,以及对T-A系统基因yafONhicABprlF-yhaV表达的影响。【结果】T-A系统hicABprlF-yhaV缺失菌株对氯霉素的敏感性提高2–4倍,而且hicAB缺失菌株对血根碱的敏感性也提高2倍;1/2 MIC白屈菜红碱显著促进WT和ΔtolC菌株的ompXtolC基因表达,而血根碱抑制WT菌株tolC基因的表达;在ΔtolC菌株中1/2 MIC血根碱、白屈菜红碱、原阿片碱不同程度地促进ompXompC的基因表达,而对ompF存在着不同程度的抑制;1/2 MIC血根碱和白屈菜红碱显著促进WT和ΔtolC菌株的marR基因表达,并且血根碱还可以促进rpoS基因的表达。1/2 MIC原阿片碱显著降低WT菌株的yafN基因表达,而显著增加ΔtolC菌株的yafN基因表达水平;1/2 MIC血根碱、白屈菜红碱、原阿片碱不同程度地抑制WT菌株hicAhicB基因表达,而促进ΔtolC菌株hicAhicB的基因表达;1/2 MIC血根碱、白屈菜红碱、原阿片碱不同程度地促进WT和ΔtolC菌株的prlF基因表达,而血根碱显著抑制yhaV基因表达。【结论】II型T-A系统和外膜蛋白参与ExPEC对不同生物碱的应激反应,外膜蛋白TolC的完整性对于T-A系统参与细菌应激具有一定的影响,并且其机制可能存在不同。

    • 微生物功能基因组研究
    • 张美超,邓玉婷,赵飞,谭爱萍,罗愿,李东铭,姜兰,黄志斌

      2022,49(6):2193-2211, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210923

      Abstract:

      【背景】鰤诺卡氏菌是一种典型的条件致病菌,感染鳢、鲈等多种名优鱼类,易造成存在机体损伤或免疫机能下降的鱼持续性感染,给水产养殖业造成了巨大损失。【目的】了解临床分离鳢源鰤诺卡氏菌对乌斑杂交鳢(斑鳢♀×乌鳢♂)的致病性,并从全基因组层面了解该病原菌的基因组和致病因子信息,为鰤诺卡氏菌后续病原学及鰤诺卡氏菌病防治技术和疫苗的开发研究提供有利的数据支撑。【方法】鰤诺卡氏菌NK201610020通过回归感染试验和发病鱼靶器官组织病理分析,了解鰤诺卡氏菌的毒力和病理特征。通过对试验菌进行全基因组测序和比较基因组学分析,挖掘该菌的基因组与毒力特征。【结果】回归感染试验结果显示,除1.5×103组外,其余5个感染组致死率高达90%,LD50为1.079×103 CFU/mL,说明试验菌毒力较强。组织病理学观察到肝、脾、肾呈现严重的病理损伤,而且有肉芽肿结构形成。试验菌全基因组测序发现,全基因组大小为8 294 329 bp,GC含量为68.10%,共预测到编码基因7 812个。比较基因组学分析发现,不同地区不同宿主来源鰤诺卡氏菌在基因组基础特征层面无明显差异,而且一致性在99.9%以上。通过毒力基因数据库比对,预测试验菌全基因组中有171个编码序列可能为毒力基因,其功能主要与细胞壁合成、营养代谢、细菌持续感染相关。【结论】鰤诺卡氏菌毒力强,基因组序列保守,携带多种毒力因子,研究结果为进一步研究鰤诺卡氏菌的致病机制提供了有利的数据支撑。

    • 微生物育种
    • 陈佳瑞,孔薪茹,高同国,李佳

      2022,49(6):2212-2220, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210780

      Abstract:

      【背景】棉粕中游离棉酚的存在制约了棉粕作为饲料蛋白源的利用,棉酚的微生物降解问题成为研究热点。本实验室前期发现枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) M-4菌株具有较强的降解棉酚能力,而且已经应用于棉粕脱毒工业。【目的】进一步提高枯草芽孢杆菌M-4菌株降解棉粕中棉酚的能力,扩大棉粕在养殖业的应用领域。【方法】采用常压室温等离子体诱变(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)技术对菌株M-4进行诱变,以液体培养条件下的棉酚降解率为初筛指标,筛选获得正向突变株。以棉粕固体发酵条件下的棉酚降解率为复筛指标,测定初筛获得的正向突变株实际降解棉粕中游离棉酚的能力。以棉酚残存量和棉酚降解率为检测指标,采用单因素试验优化固体条件下棉粕发酵条件,获得突变株发酵棉粕的最适工艺参数。【结果】初筛获得正向突变株19株。复筛得到一株高效的突变株MY-4-17,在棉粕固体发酵条件下其棉酚降解率高达97.15%,比菌株M-4的棉酚降解率提高了2.55%。经过5次传代培养,突变株MY-4-17的遗传稳定性良好。突变株MY-4-17发酵棉粕的最适工艺参数为:碳源选用4%玉米粉,物料含水量控制在45%−50%,菌剂使用量为1.0×1013 CFU/t,发酵时间13−15 d。此工艺下发酵棉粕,可将棉粕中的棉酚含量由980 mg/kg降至22 mg/kg以下,降解率达97.75%以上。【结论】采用ARTP技术诱变选育的突变株可以有效降解棉粕中的棉酚,为棉粕发酵菌剂的开发与生产提供参考。

    • 药物微生物学
    • 毛继龙,张建辉,王璨,赵芃,陈文静,邱忠平

      2022,49(6):2221-2232, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210429

      Abstract:

      【背景】洛伐他汀(lovastatin)是红曲霉的次生代谢产物,是重要的临床用降血脂药物。在液态发酵条件下,红曲霉的洛伐他汀产量较低,难以满足工业化生产的要求。【目的】筛选获得一株高产洛伐他汀的红曲霉株,并通过优化液态发酵条件提高洛伐他汀的产量。【方法】从红曲米中筛选获得一株高产洛伐他汀的红曲霉株,依据形态学特征、生理生化特性及18S rRNA基因序列分析对分离菌株进行鉴定;通过响应面法对其产洛伐他汀的液态发酵条件进行优化。【结果】获得一株产洛伐他汀的紫红曲霉(Monascus purpureus M4),该菌在甘油57.80 g/L、酵母浸粉5.52 g/L、接种量为6.90%条件下,洛伐他汀产量(173.60 mg/L)较优化前提高了4.8倍。【结论】菌株M4产洛伐他汀最优液态发酵条件的建立,为洛伐他汀的大规模生产及该菌株的工业化应用提供了技术支撑。

    • 王露露,房耀维,刘姝,杨光,吴新财,陈静,侯晓月

      2022,49(6):2233-2244, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210958

      Abstract:

      【背景】球孢白僵菌是一种重要的昆虫病原真菌,通过侵染幼蚕可制备白僵蚕。白僵蚕中的生物活性物质在医疗、保健品及化妆品行业有着广泛的应用。【目的】从7株不同来源的白僵菌中筛选获得高毒力白僵菌并优化其发酵条件,为制备白僵蚕提供优质的菌种资源。【方法】从不同白僵蚕体内分离获得7株白僵菌菌株(SDJC-1、SDJC-2、SDJC-3、GXHC-1、SDND-BB、AT-3006和SQJC-1),通过生物学特性观察、产蛋白酶和几丁质酶活力分析及对家蚕的致死力等研究,筛选得到一株致病力高、性状优异的白僵菌株,并对其最适发酵条件进行探索。【结果】菌株SDJC-3的生物学性状优异,产孢量较高,家蚕致死率达75%,其制备的白僵蚕成品个头大且饱满,横截面丝腺环清晰,品质较好。通过对菌株SDJC-3进一步进行发酵优化,发现其最适生长温度为27℃、最优发酵转速为180 r/min、最适的发酵液体积占比为1/5(250 mL培养瓶)。【结论】本研究将为人工利用白僵菌制备白僵蚕及提高其产量和品质提供理论基础。

    • 于彬,孙璐,杨颖,吴炜泽,范书伶,荆佳维,戴春晓,曲媛媛

      2022,49(6):2245-2255, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210981

      Abstract:

      【背景】近年来,纳米碲(tellurium nanoparticles,TeNPs)在光电、能源和医学等领域的应用增加。微生物合成TeNPs具有绿色低毒和条件温和等优势,受到了广泛关注,然而目前关于真菌合成TeNPs的研究较少。【目的】探究真菌Mariannaea sp. HJ合成TeNPs的能力及其抗菌、抗氧化性能。【方法】利用真菌Mariannaea sp. HJ合成TeNPs并对其合成条件进行优化,采用扫描电子显微镜、Zeta电位分析及X射线衍射仪对TeNPs进行表征。此外,通过抗菌和抗氧化实验探究TeNPs的应用。【结果】菌株HJ在菌体湿重为1.5 g及TeO32−浓度为5 mmol/L的条件下还原率最高,合成的TeNPs主要为球形;X射线衍射仪表明TeNPs的结构为六方晶系;FTIR表明羟基、羧基和氨基等官能团可能参与了TeNPs的合成。抗菌实验表明,TeNPs对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)具有良好的抗菌性;抗氧化实验表明,TeNPs对DPPH自由基具有抑制作用,当TeNPs浓度为500 mg/L时抑制率可达80%。【结论】本实验提供了一种TeNPs合成的真菌资源,这为TeNPs的生物合成及应用提供了理论参考。

    • 医学微生物学
    • 王林平,高珺珊,薛亮,梁燕惠,洪晓静,张菊梅,任羽,吴清平

      2022,49(6):2256-2265, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210900

      Abstract:

      【背景】诺如病毒(Norovirus,NoV)是全球范围内引起急性胃肠炎暴发的主要病原体之一,其中GII.4型通过不断变异在人群中持续存在并占据诺如病毒感染的主导地位,尤其GII.4 Sydney2012[P31]变异株自2012年出现以来在全球各地持续流行至今。【目的】制备广州地区GII.4 Sydney2012[P31]型诺如病毒毒株GZ2013-L10的病毒样颗粒(virus like particle,VLP),并系统表征其功能及免疫原性特点。【方法】从毒株GZ2013-L10中扩增ORF2基因并克隆构建重组转座载 PFastBac1-L10-ORF2,进一步转化至大肠杆菌DH10Bac构建重组杆状病毒质粒,进而在昆虫细胞sf9中表达病毒样颗粒并通过超速离心纯化,最后经透射电镜、Western blotting和受体结合实验对病毒样颗粒进行表征。此外,将免疫小鼠获得的病毒抗血清通过间接酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)和受体结合阻断试验进行验证。【结果】成功构建了重组杆状病毒质粒Bacmid-L10-ORF2并获得病毒样颗粒,电镜结果表明病毒样颗粒直径约为30 nm,SDS-PAGE和Western blotting显示蛋白大小约为58 kDa。受体结合实验结果显示,病毒样颗粒能与A/B/O等分泌型唾液受体及猪胃黏膜蛋白结合,而与非分泌型唾液受体均不结合。免疫小鼠获得效价为1.3×105的抗血清,但ELISA结果显示其与不同基因型诺如病毒衣壳蛋白无交叉免疫活性。此外,抗血清对同型病毒样颗粒具有受体中和阻断作用,但对不同型别病毒样颗粒(包括GII.8、GII.17和GII.3)无中和效果。【结论】本研究制备并系统表征了广州地区GZ2013-L10毒株的病毒样颗粒及其抗血清,其研究结果可为解析其流行原因以及疫苗研发提供参考。

    • 专论与综述
    • 丁吉娟,刘飞,顾航,于晓莉,贺志理

      2022,49(6):2266-2280, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210895

      Abstract:

      全球变暖是全人类面临的一个巨大挑战,而温室气体排放持续上升是全球变暖的关键因素,并引发一系列生态环境问题。甲烷是第二温室气体,对全球变暖的贡献达20%。然而,在甲烷代谢中发挥重要作用的产甲烷古菌和厌氧甲烷氧化古菌(anaerobic methanotroph,ANME)较难培养,极大地限制了人们对甲烷代谢及其影响碳源-汇关系与机制的研究。本文综述了最新产甲烷古菌和ANME富集、分离和培养方法,包括富集培养、原位培养、共培养、微流控技术、稀释分离和固体分离技术、ANME反应器和培养瓶富集培养,以及宏基因组预测和反向基因组学,并对这些方法的优缺点进行了评估,对未来甲烷代谢古菌的富集、分离和培养提出新的建议。

    • 吴盛露,杜海,徐岩

      2022,49(6):2281-2294, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210924

      Abstract:

      解析传统固态发酵中产生的生物热对微生物菌群代谢的影响,是认识发酵机制、调控发酵过程、保证发酵效率的关键之一。固态发酵过程中,微生物菌群代谢活动所产生的生物热及传热效率低等问题引起微环境温度升高,进而影响微生物的生长与代谢。然而,关于传统固态发酵微生物受生物热的影响及其适应机制仍不明晰。因此,本文以传统固态发酵体系为研究对象,阐述持续生物热介导的高温对固态发酵过程中微生物群落演替和代谢功能的影响,并提出复杂群落中具有多层次调控微生物代谢以适应高温环境的方式,主要从微生物群体与个体层面介绍可能存在的耐热机制。了解生物热对传统固态发酵微生物的影响及潜在的耐热机制,有助于靶向调控发酵过程、强化高温发酵等,以满足未来的工业化需求。

    • 葛芮瑄,罗玉龙,剧柠

      2022,49(6):2295-2307, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210563

      Abstract:

      我国传统发酵肉制品种类丰富、风味独特。本文主要介绍参与肉制品发酵的微生物,从蛋白质、脂质和碳水化合物代谢途径的角度概述微生物对发酵肉制品呈香物质形成的作用机制,以及发酵过程中微生物的演替与风味变化的关系。

    • 贺凯茹,乌日娜,丁瑞雪,纪帅奇,朱永亮,武俊瑞

      2022,49(6):2308-2324, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210912

      Abstract:

      Akk菌(Akkermansia muciniphila)是具有巨大发展潜力的下一代益生菌,被广泛认为是改善炎症性肠病、肠易激综合征、糖尿病、肥胖症和渐冻症等疾病的一种新的潜在候选菌。近年来,随着人们对肠道共生菌重视程度的加深和各种组学技术的发展,Akk菌迅速成为益生菌研究领域的热点。然而,目前国内外有关Akk菌最新研究进展的归纳总结仍较少。因此,本文对近十年国内外有关Akk菌取得的最新研究进展进行综述,从Akk菌对宿主健康的调控作用,Akk菌的分离、鉴定和培养,以及Akk菌研究面临的挑战、机遇和前景等几方面进行阐述,以期为国内外同行对Akk菌的进一步深入研究和开发提供参考。

    • 黄媛媛,陈华国,谢文,唐婷,赵超,龚小见,周欣

      2022,49(6):2325-2346, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210953

      Abstract:

      肠道菌群是一个复杂的生态系统,影响宿主的饮食、疾病发展、药物代谢和免疫系统调节等诸多生理方面。多糖广泛存在于动物、植物及微生物中,具有多种生理活性。肠道菌群与多糖相互作用,消化难以消化的多糖,多糖作为肠道菌群的重要能量来源,促进益生菌增殖。肠道菌群紊乱导致疾病的发生,多糖通过调节肠道菌群改善疾病。随着“人类微生物组计划”的启动和国内外学者对肠道菌群的深入研究,多糖与肠道菌群的关系逐渐清晰,但多糖的结构与肠道菌群之间的关系还有待进一步探究。因此,本文综述了多糖与肠道菌群的相互作用,并通过调节肠道菌群的组成来改善疾病,以及从多糖的分子量、糖苷键、单糖组成三方面探讨多糖与肠道菌群的构效关系,同时对未来研究的方向进行展望,以期为治疗疾病的深入研究提供重要参照和建议。

    • 张世哲,江鸿标,卢玥晴,马慧慧,陈亮宇,赵心清,苏春

      2022,49(6):2347-2361, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210961

      Abstract:

      补体系统是先天免疫系统的重要组分之一,类风湿关节炎、自身免疫性溶血性贫血、2019冠状病毒病等多种疾病的发生与补体系统异常密切相关。目前临床常用的补体抑制剂多为化学合成药物,其选择性较差,长期使用容易导致机体免疫能力降低。天然产物来源的抗补体活性成分毒性小、易于被机体消化吸收,其中微生物来源的抗补体活性物质具有独特的优势和应用潜力,可利用基因组挖掘快速发现和鉴定,并利用代谢工程改造和发酵优化大量生产,但目前相关研究仍处于前期研究开发阶段。本综述总结了近年来国内外较常见补体抑制剂的临床应用,同时对微生物来源抗补体活性物质的研发进展进行了讨论,以期为补体抑制剂的临床研究和天然来源新型抗补体活性物质的开发提供参考。

    • 王世伟,王卿惠,向文胜,郝健,李婷婷,赵晨晨,周智博

      2022,49(6):2362-2377, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210975

      Abstract:

      1,3-丙二醇(1,3-propanediol,1,3-PD)可用于工业合成多种化合物,包括聚酯、聚醚和聚氨酯。发酵法生产1,3-PD具有巨大潜力。本文从代谢途径分析入手,梳理了肺炎克雷伯氏菌厌氧代谢途径的相关酶及催化作用,较详细地综述了其产1,3-PD关键酶的分子改造、基因工程菌株的构建和关键酶基因表达、副产物相关代谢酶基因敲除等方面的最新进展,并展望了其今后的发展前景。

    • 高校教改纵横
    • 王智文,冯远航,朱勇

      2022,49(6):2378-2387, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220359

      Abstract:

      微生物学实验是生物工程、制药工程、食品科学与工程、合成生物学等专业的专业基础课和核心实践课。基于价值塑造、知识传授、能力培养的“三位一体”育人理念,教学团队科学制定微生物学实验教学目标,从知识、能力、价值三个维度精心设计教学内容;与时俱进地改进教学内容和教学方法,探索线上线下融合教学,强化实验方法规范性,科教融合培育学生创新思维和科研热情;完善评价体系,建立知识、能力、价值的综合考核方案,创建具有专业特色的微生物学实验室文化。初步建立了微生物学实验“三位一体”教学模式,服务全方位高质量的人才培养使命。

    • 前瞻与评论
    • 江云兵,吴松,杨立宾,周甜,杜君,刘永志

      2022,49(6):2388-2402, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210940

      Abstract:

      【背景】全球气候变暖导致的冻土融化加速了微生物对土壤有机碳的降解,产生的温室气体在一定程度上加剧了温室效应,对全球气候变化形成正反馈作用。【目的】本文针对国内外冻土微生物研究的热点和发展趋势进行分析比较,旨在归纳、总结并为今后该领域的研究和发展提供参考和依据。【方法】利用Web of Science核心合集数据库和CNKI数据库检索,运用BIBExcel软件生成高频关键词的共词矩阵,使用UCINET和NetDraw软件完成高频词的网络可视化图谱,并通过SPSS软件实现高频词的聚类分析。【结果】共检索到与冻土微生物相关的国内外文献839篇,其中国外文献713篇、中文文献126篇,国外的发文量和增长率显著高于国内。从高频关键词和共现网络视图上看,国外偏重气候变化、温室气体及微生物群落变化之间的作用关系研究,而国内更偏向于冻土微生物多样性的研究。聚类分析表明,国外研究主要以微生物对有机碳的降解作用及对冻土区乃至全球的影响为主,此外还涉及以冻土微生物为研究对象的火星生命的探究。国内研究主要以冻土微生物多样性、甲烷排放和微生物对污染的降解作用为重点。【结论】国内外对于冻土微生物的研究态势存在异同点,尽管国外的研究体系和知识结构明显优于国内,但气候变暖对冻土微生物在温室气体排放方面的影响已成为现阶段国内外共同的研究热点。


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标准刊号:ISSN 0253-2654
CN 11-1996/Q