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微生物学通报

  • 2018年第45卷第12期文章目次
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    • >微生物功能基因组研究
    • miR-34b调控肠道病毒71型在人横纹肌肉瘤细胞中的复制及机制

      2018, 45(12):2731-2737. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180401

      摘要 (1091) HTML (783) PDF 570.56 K (1298) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】研究发现microRNAs (miRNAs)可以参与调控病毒在宿主细胞内感染和复制的过程。【目的】研究miR-34b对肠道病毒71型(Enterovirus 71,EV71)在宿主细胞内的复制及其可能机制。【方法】在人横纹肌肉瘤(Rhabdomyosarcoma,RD)细胞中转染miR-34b mimics和Inhibitor,通过Western blot和real-time PCR实验检验EV71病毒的复制和表达情况。随后利用双荧光素酶报告系统验证miR-34b与潜在靶点eIF4E的相互作用,并检测miR-34b对RD细胞中eIF4E mRNA表达水平的影响。【结果】miR-34b可以促进病毒在RD细胞中的复制和表达,而miR-34b抑制剂有抑制病毒复制的作用,细胞内miR-34b可以通过作用于靶基因eIF4E调控EV71在宿主细胞中的复制过程。【结论】揭示了miR-34b在EV71病毒复制过程中的调控作用及机制,研究EV71病毒与宿主miRNAs的相互作用机制为进一步阐明EV71病毒感染与复制机理奠定了基础。

    • 构建CRISPR-Cas9介导的耻垢分枝杆菌基因组高效删除系统

      2018, 45(12):2738-2750. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180118

      摘要 (1156) HTML (2919) PDF 1.60 M (2227) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】耻垢分枝杆菌具有生长迅速和非致病性的特点,可作为结核分枝杆菌致病机理研究替代菌株和类固醇激素生产的工程菌,但目前耻垢分枝杆菌中缺乏高效率的基因组敲除方法。【目的】基于CRISPR-Cas9介导的定点、高效的DNA切割能力,构建耻垢分枝杆菌染色体DNA片段无痕敲除系统。【方法】构建了包含四环素诱导型启动子驱动的密码子优化的cas9基础载体pCas9101,在双侧同源臂长度约为1 kb条件下选用合适的gRNA表达模块,分别测试了对耻垢分枝杆菌mc2155染色体上的3β-羟基类固醇脱氢酶基因(MSMEG_5228,1 071 bp)和胆固醇降解基因簇(MSMEG_5990-MSMEG_6043,约48 kb)敲除效率,使用相同大小的同源臂以经典p2NIL-pGOAL方法进行对照,并计算效率。【结果】使用CRISPR-Cas9方法对耻垢分枝杆菌mc2155的3β-羟基类固醇脱氢酶基因敲除效率为22%,胆固醇降解基因簇敲除效率也达到18%,两者连续敲除效率为4%。但对照p2NIL-pGOAL方法未能获得目标DNA片段敲除的菌株。【结论】本文建立的基于CRISPR-Cas9的耻垢分枝杆菌基因组无痕敲除系统显示出较高的敲除效率,该方法可为耻垢分枝杆菌后续研究提供快速高效的基因组操作方法。

    • >微生物模式菌株研究
    • 干酪乳杆菌的近缘种及亚种部分看家基因的系统发育分析

      2018, 45(12):2751-2761. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180105

      摘要 (1375) HTML (1335) PDF 786.60 K (1454) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】16S rRNA基因序列分析已广泛应用于细菌的分类鉴定,但是存在一定局限性,而使用看家基因作为分子标记在近缘种及亚种间的系统发育分析中具有其独特的优势。【目的】研究16S rRNA、uvrC (核酸外切酶ABC,C亚基)和murE (UDP-N-乙酰胞壁酰三肽合酶)基因序列对干酪乳杆菌的近缘种及亚种的区分能力。【方法】采用分离自传统发酵乳中的6株干酪乳杆菌为研究对象,选取uvrC和murE基因片段,通过PCR扩增、测序,结合已公布的干酪乳杆菌的近缘种或亚种的相应序列计算遗传距离、构建系统发育树,并与16S rRNA基因序列分析技术进行比较。【结果】研究发现Lactobacillus casei及相近种间的uvrC、murE和联合基因(uvrC-murE)构建的系统发育树拓扑结构与16S rRNA基因结果基本一致,区别在于相似性的不同,其分别为79.00%?99.16%、89.08%?99.20%、76.56%?99.69%和99.58%?100%。基于16S rRNA基因不能区分干酪乳杆菌的近缘种及亚种,而看家基因uvrC和murE基因序列能够很好地区分干酪乳杆菌的近缘种及亚种,并且将uvrC和murE基因串联使用后,试验菌株与参考菌株的分类关系更加清晰。【结论】联合基因(uvrC-murE)可作为16S rRNA基因的辅助工具用于干酪乳杆菌的近缘种及亚种的快速准确鉴定。

    • >工业微生物学
    • 代谢工程改造大肠杆菌合成丁二酸及发酵罐放大工艺

      2018, 45(12):2541-2551. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180113

      摘要 (1430) HTML (2156) PDF 1.78 M (1628) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】Escherichia coli AFP111发酵生产丁二酸时大量副产乙酸,丁二酸得率低。【目的】代谢工程改造Escherichia coli AFP111,提高丁二酸得率,降低副产物乙酸的生成,建立100 L规模的丁二酸发酵工艺。【方法】一步同源重组敲除乙酸合成途径关键酶基因,改造丁二酸合成途径关键酶启动子实现过表达;单因素优化5 L发酵罐培养条件。【结果】敲除乙酸产生途径编码乙酸激酶和磷酸转乙酰酶的基因ackA-pta、苏氨酸脱羧酶和2-酮丁酸甲酸裂解酶的基因tdcDE获得SX02菌株,摇瓶发酵条件下其乙酸产量下降了53.42%,丁二酸得率提高9.85%。在SX02菌株基础上,经启动子改造过表达编码葡萄糖激酶的基因glk后获得菌株SX03,其Glk酶活性提高3.66倍,乙酸产量下降了31.62%,丁二酸得率提高8.28%。SX03菌株发酵生产丁二酸在5 L发酵罐进行放大,其乙酸产量为3.97 g/L,丁二酸得率为1.62 mol/mol葡萄糖,相比出发菌株的乙酸产量下降了75.76%,丁二酸得率提高19.12%。在5 L发酵罐上对比研究了中和剂Na2CO3和NaOH混合液替换碱式MgCO3的发酵效果,并优化了发酵pH、搅拌转速和葡萄糖浓度,获得如下最适发酵条件:pH 6.8,搅拌转速250 r/min,葡萄糖100 g/L,发酵结束时乙酸产量为2.24 g/L,丁二酸得率为1.66 mol/mol葡萄糖。中和剂替换优化后乙酸产量下降了20.65%,丁二酸得率提高2.47%。菌株SX03发酵工艺进一步在100 L发酵罐上实现放大,其乙酸产量为1.91 g/L,丁二酸得率为1.30 mol/mol葡萄糖。【结论】通过代谢工程改造的大肠杆菌,其副产物乙酸含量显著下降,丁二酸得率提高,并在5 L和100 L发酵罐上实现了工艺放大,展现出较大的工业化利用潜力。

    • 巨大芽孢杆菌β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中诱导表达及碳代谢去阻遏

      2018, 45(12):2552-2562. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.171059

      摘要 (1279) HTML (1251) PDF 787.20 K (1477) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】β-淀粉酶在食品和医疗领域应用广泛。目前工业上使用的β-淀粉酶主要从植物中提取,生产成本高,限制了β-淀粉酶的应用。微生物生产的β-淀粉酶尽管早有报道,但由于产酶水平低下,因而一直未能实现工业化。【目的】实现巨大芽孢杆菌β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的高效诱导表达,缓解碳分解代谢物阻遏(Carbon catabolite repression,CCR)对该重组酶表达的影响,并研究其酶学性质。【方法】克隆枯草芽孢杆菌木糖诱导启动子,构建木糖诱导表达载体以介导巨大芽孢杆菌1514的β-淀粉酶编码基因amyM在枯草芽孢杆菌中的异源表达。定点突变位于amyM信号肽编码区的分解代谢物响应元件(Catabolite responsive element,CRE),降低碳源代谢对重组β-淀粉酶施加的阻遏。【结果】构建了诱导表达β-淀粉酶基因的重组枯草芽孢杆菌菌株。同义替换amyM-CRE保守碱基在不同程度上缓解了碳源所施加的CCR效应,重组酶的表达水平得到显著提高。重组酶的分子量为57 kD,水解可溶性淀粉主要生成麦芽糖和少量葡萄糖,其中麦芽糖含量为72%。该酶最适作用温度为50 °C,最适反应pH为6.0。Co2+、Ca2+对重组β-淀粉酶具有激活作用。【结论】通过木糖诱导表达系统和碳代谢去阻遏实现了β-淀粉酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达,酶活最高可达97.16 U/mL发酵液,比amyM基因来源菌巨大芽孢杆菌1514的β-淀粉酶产量提高了440倍,为β-淀粉酶发酵生产的工业化提供了支撑。

    • 天冬氨酸提高乳酸乳球菌Lactococcus lactis NZ9000酸胁迫抗性的作用机制

      2018, 45(12):2563-2575. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180002

      摘要 (1042) HTML (1437) PDF 1.74 M (1638) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】乳酸菌作为重要的发酵微生物在应用过程中面临广泛存在的酸胁迫。【目的】确认天冬氨酸可有效提高乳酸乳球菌的酸胁迫抗性,通过解析天冬氨酸的作用机制,为进一步提高乳酸菌酸胁迫抗性提供可借鉴的思路。【方法】通过荧光定量PCR比较胁迫条件下天冬氨酸对L. lactis NZ9000产能和氨基酸代谢途径中关键基因转录水平的影响,并通过过量表达天冬酰胺酶增加胞内天冬氨酸的含量。【结果】天冬氨酸主要是在转氨酶的作用下生成草酰乙酸和谷氨酸。草酰乙酸参与三羧酸循环,为细胞提供更多的能量;谷氨酸经谷氨酸脱羧酶途径提高细胞的酸胁迫抗性。经pH 4.0胁迫处理后,天冬氨酸使糖酵解和三羧酸循环产能途径中关键基因转录上调,胞内ATP含量为对照组的42倍;胞内谷氨酸含量为对照的1.99倍。通过过量表达天冬酰胺酶获得的重组菌株,在pH 3.6条件下胁迫0.5 h后,存活率约为对照组的11.11倍。【结论】在L. lactis NZ9000中探究了天冬氨酸提高酸胁迫抗性的作用机理,进一步完善了氨基酸代谢提高乳酸菌酸胁迫抗性的理论基础。

    • 苯乙酮转化为(S)-a-苯乙醇的工程菌构建

      2018, 45(12):2576-2584. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180116

      摘要 (1095) HTML (1194) PDF 2.41 M (1371) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】(S)-a-苯乙醇是一种重要的药物合成中间体,利用工程菌将苯乙酮转化为(S)-a-苯乙醇的方法具有立体选择性强、转化条件温和等优势,该研究对未来绿色工业化生产有重要意义。【目的】构建能将苯乙酮转化为(S)-a-苯乙醇的工程菌并对其转化条件进行研究。【方法】分别从红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)和博伊丁假丝酵母(Candida boidinii)中克隆得到羰基还原酶基因ReADH以及甲酸脱氢酶基因FDH,构建pRSFDuet-ReADH-FDH (R1F2)和pRSFDuet-FDH-ReADH (F1R2)两个共表达载体,分别在大肠杆菌中表达。测定R1F2和F1R2中ReADH和FDH酶活性及其催化反应的最适反应条件。对利用全细胞转化苯乙酮为(S)-a-苯乙醇反应条件进行研究。【结果】构建了R1F2和F1R2两个共表达载体,其中R1F2中ReADH和FDH的酶活性分别为6.7 U/mL和7.6 U/mL,对苯乙酮有更强的催化还原能力。R1F2中ReADH和FDH的最适pH分别为6.0和8.5,最适温度分别为40 °C和35 °C。R1F2全细胞转化苯乙酮反应的最适pH和温度分别为7.5和30 °C,对高底物有较强耐受性,对400 mmol/L苯乙酮转化率大于98%,产物(S)-α-苯乙醇的光学纯度大于99%。【结论】研究获得的工程菌及其全细胞转化条件为工业应用奠定了基础。

    • 来源于Rhinocladiella mackenziei的玉米赤霉烯酮水解酶的表达纯化与酶学性质

      2018, 45(12):2585-2591. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180099

      摘要 (1413) HTML (813) PDF 1.20 M (1590) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)是污染最广泛的霉菌毒素之一,对饲料行业和畜牧业造成了巨大的经济损失。目前研究最为广泛的玉米赤霉烯酮降解酶ZHD101因其热稳定性较差,无法满足工业应用上的要求。【目的】为实现玉米赤霉烯酮降解酶在工业上的应用,寻找酶学性质更突出的ZEN降解酶。【方法】基于对GenBank数据库的挖掘,发现一个来源于麦氏喙枝孢霉(Rhinocladiella mackenziei CBS 650.93)的Rmzhd基因,构建pET-46-Rmzhd质粒。利用大肠杆菌表达体系和亲和层析、离子交换纯化体系对蛋白进行表达和纯化,通过高效液相凝胶色谱分析酶学性质。【结果】发现一个新的ZEN水解酶RmZHD,RmZHD在pH 8.6和45 °C条件下的活性最高,而且具有较高的耐热性。结构分析表明,较高的盐桥数目和溶剂暴露脯氨酸含量可能是造成其高耐热性的原因。【结论】本研究为促进玉米赤霉烯酮降解酶在工业上的应用打下基础。

    • >环境微生物学
    • 抑藻菌株Bacillus sp. hsn03分离鉴定及其对铜绿微囊藻的抑制效果与特征

      2018, 45(12):2592-2602. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180046

      摘要 (1247) HTML (1226) PDF 3.38 M (1364) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】蓝藻常形成水华,严重破坏水生环境及威胁水生生物。微生物能够专一性地抑制蓝藻的生长,从而可以被用于蓝藻水华的控制。【目的】分离筛选一株对有害水华藻——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa) 7806有高效抑藻能力的菌株,对其进行生理生化和分子鉴定,并研究其抑藻效果与特征。【方法】通过API试剂条确定其生理生化特征,对细菌的16S rRNA基因进行测序并构建系统进化树,通过探究细菌菌体、上清、发酵液的抑藻效果确定该菌的抑藻方式,通过测定不同温度、pH、蛋白酶K、有机溶剂萃取和透析条件下的抑藻效果及傅里叶红外光谱来确定胞外抑藻物质的性质。【结果】菌株hsn03与芽孢杆菌属(Bacillus sp.)的Bacillus sonorensis NBRC101234有最高相似性,达99.59%;通过分泌胞外抑藻物质对铜绿微囊藻生长表现出抑制效果,且最佳抑藻添加量为7.0% (体积比);胞外抑藻物质为一类分子量大于500 Da且小于1 kD,耐高温,耐酸碱,含有叁键和累积双键,非蛋白、多糖类的小分子物质。【结论】抑藻菌株的挖掘与鉴定对于丰富有害藻华藻的抑藻菌质资源有非常大的促进作用,通过对抑藻方式、效果和特征的研究为进一步将抑藻菌应用于铜绿微囊藻的治理奠定基础。

    • 中央戈壁石下生物土壤结皮中细菌群落结构和多样性

      2018, 45(12):2603-2613. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180041

      摘要 (1353) HTML (1255) PDF 1.35 M (1701) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】戈壁石下生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)中的微生物在干旱、半干旱地区生态系统物质循环中起重要作用,其细菌群落结构和多样性因气候和地理环境的不同而存在较大差异。中央戈壁面积大,其石下BSCs中细菌群落结构和多样性却知之甚少。【目的】比较中央戈壁石下BSCs和周围裸土中细菌群落结构和多样性的异同,揭示环境因子对它们的影响以及细菌之间的相互作用关系。【方法】利用Illumina MiSeq对16S rRNA基因进行高通量测序,使用生物信息学分析方法分析细菌群落结构和多样性及其影响因素;基于CoNet软件绘制物种共现性网络图,利用Cytoscape 3.5.1软件将网络图可视化。【结果】石下BSCs的速效磷(Available phosphorus,AP)、速效氮(Available nitrogen,AN)和叶绿素a (Chlorophyll a,Chl a)的含量均明显高于周围裸土(最高高出471%),而pH则略低于周围裸土;石下BSCs中细菌的最优势菌门为Cyanobacteria (45.85%?53.77%),优势属(9.25%?18.42%)有Trichocoleus、Chroococcidiopsis和属于Cyanobacteria纲的1个未知属;临近裸土中细菌的最优势菌门为Actinobacteria (38.82%?44.69%),优势属(>5%)有Arthrobacter、Rubrobacter和其它3个属于放线菌门或酸杆菌门的未知属;在土壤理化因子中,AP对石下细菌群落组成的影响最大;除Actinophytocola属和Cyanobacteria纲中的未知属外,其他微生物之间均存在较强的互作关系,其中以共存的互作关系为主(约占60%),点度中心性、接近中心性和中介中心性均较高的节点都属于Cyanobacteria门和α-Proteobacteria纲。【结论】中央戈壁石下BSCs中的细菌群落结构和多样性明显不同于临近裸土,Cyanobacteria门和α-Proteobacteria纲的细菌是该地区石下早期BSCs形成和发育最初及最重要的驱动力。

    • 滇池中溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻效应

      2018, 45(12):2614-2623. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180028

      摘要 (1279) HTML (974) PDF 318.24 K (1479) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】藻类水华或赤潮在世界范围内频发,带来各种危害,亟需找到有效途径控制水华或赤潮。溶藻细菌具有杀死藻类控制藻类生物量的能力,可以作为防治水华和赤潮的有效工具。【目的】分离并鉴定滇池中的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)及其溶藻细菌,对溶藻菌作用于铜绿微囊藻的溶藻效应进行研究,初步了解其溶藻特性与溶藻机制。【方法】采用LB平板稀释涂布,再经多次划线分离纯化细菌,测定16S rRNA基因序列以鉴定细菌种类;采用毛细管分离的方法分离铜绿微囊藻,并测定其cpcBA基因序列以鉴定蓝藻种类;采用热乙醇法提取叶绿素a,从而计算溶藻效率;基于过氧化氢酶(CAT)、还原型谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)探究藻细胞在溶藻菌处理下的抗氧化系统响应。【结果】共分离获得11株微囊藻和17株针对铜绿微囊藻的高效溶藻菌。选取其中一株生长速度最快的铜绿微囊藻DCM4和一株溶藻效果最好的溶藻菌Sp37 (Bacillus siamensis)进行后续研究。Sp37对DCM4的4 d溶藻率达到92.4%±1.5%,且对微囊藻属的水华微囊藻(M. flos-aquae)和惠氏微囊藻(M. wesenbergii)均有溶藻效果,而对绿藻没有溶藻效果。Sp37的原菌液和无菌滤液对DCM4的4 d溶藻率分别为86.8%±4.3%和81.1%±2.2%,两者没有显著差异(p>0.05)。Sp37菌体对DCM4的溶藻率为25.4%±7.3%。Sp37无菌滤液经不同温度和pH处理之后的溶藻率与未经处理的无菌滤液的溶藻率无明显差异。Sp37无菌滤液处理藻细胞会使藻细胞的CAT、GSH和MDA含量发生变化。【结论】菌株Sp37对铜绿微囊藻DCM4具有高效的溶藻作用,而且对微囊藻属具有一定的溶藻特异性。Sp37是通过分泌胞外物质间接溶藻,且溶藻物质具有热稳定性和酸碱稳定性。Sp37无菌滤液处理藻细胞会触发藻细胞抗氧化系统,并且会损伤藻细胞膜。Sp37无菌滤液很可能是通过对藻细胞造成氧化胁迫,最终导致藻细胞死亡的。

    • 氮源类型和水平对3株球状绿藻生长、油脂和花生四烯酸积累的影响

      2018, 45(12):2624-2638. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180080

      摘要 (1328) HTML (1085) PDF 19.19 M (9846) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】缺刻叶球藻(Lobosphaera incisa Reisigl)是一种单细胞球状绿藻,是已知花生四烯酸(Arachidonic acid,AA)含量最丰富的植物资源之一。然而目前其分类和命名仍然较为混乱。【目的】明确3株球状绿藻(SAG2468、SAG2043、H4301)的分类地位及在不同氮源(硝酸钠、尿素、碳酸氢铵、碳酸铵、硝酸铵、氯化铵和硫酸铵)和氮浓度(18 mmol/L,3 mmol/L)条件下油脂和AA积累的特性。【方法】通过分子系统学和形态观察的方法对3株球状绿藻进行分类界定;采用干重法、重量法和气相色谱分析的方法分别对其生物量、油脂含量、脂肪酸组成及AA含量进行测定。【结果】3株球状绿藻均隶属于叶球藻属(Lobosphaera),SAG2468原定名为缺刻缘绿藻(Parietochloris incisa),现修订为缺刻叶球藻(Lobosphaera incisa),与H4301为缺刻叶球藻的不同地理株系。SAG2043原定名为双隔蚁形藻(Myrmecia bisecta),现修订为双隔叶球藻(Lobosphaera bisecta)。3株微藻在高氮(18 mmol/L)和低氮(3 mmol/L)浓度的硝酸钠和尿素培养条件下均可良好生长,铵盐对藻细胞生长普遍有抑制作用,且浓度越高抑制作用越显著。低氮胁迫能显著促进油脂和AA的积累(P<0.05),SAG2043在3 mmol/L硝酸钠条件下油脂和AA产率最高,分别为142.15 mg/(L·d)和35.51 mg/(L·d),明显高于另外2株微藻(P<0.05)。此时SAG2043对应获得的生物量为4.9 g/L,油脂含量为43.49%,AA含量高达干重的10.86%,占总脂肪酸含量的31.75%。【结论】SAG2043是一株更具AA开发潜力的微藻。

    • 共生真菌Simplicillium lanosoniveum促进衣藻生长和脂类合成

      2018, 45(12):2639-2647. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180096

      摘要 (1125) HTML (1884) PDF 741.80 K (1476) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】藻类是生产生物柴油的主要原料,而一些真菌和细菌能够与藻类共生并提高生物柴油产量,因此藻-菌共生培养技术成为国内外研究的热点。【目的】研究共生真菌Simplicillium lanosoniveum对衣藻Chlamydomonas reinhardtii细胞生长和脂类合成的影响。【方法】将分离的蓝藻共生真菌和衣藻混合(共生)培养。【结果】与衣藻单独培养相比,混合培养衣藻的比生长速率(0.20 d?1)、细胞产率[0.17 g/(L·d)]和生物量(2.85 g/L)分别提高了10.3%、51.3%和55.7%;脂类比合成速率[0.68 mg/(g·d)]、合成速率[1.95 mg/(L·d)]和含量(220.4 mg/g)分别提高了33.3%、107.5%和32.0%,并且脂类中的饱和脂肪酸以及单不饱和脂肪酸C18-1和C18-2的比例上升,有利于生物柴油的加工。【结论】真菌Simplicillium lanosoniveum能够促进衣藻的生长和脂类合成,因此藻-菌混合培养可用于生物柴油原料的生产。

    • 对不同公司16S rRNA基因MiSeq测序数据的一致性分析

      2018, 45(12):2648-2661. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.171087

      摘要 (1167) HTML (2344) PDF 6.04 M (1636) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】高通量测序技术已经广泛应用于环境微生物研究的各个领域。不同原理的测序平台以及众多生物公司的出现为各个科研团队提供了各具特色的测序技术支持,在满足了不同研究需要的同时,也产生了多种多样的测序数据。这些基于不同测序平台,以及同一测序平台下不同测序公司所产生的数据之间是否具有通用性,一直以来都是广大科研学者所关注的。【目的】探究同一样品在基于MiSeq测序平台下,不同测序环境以及不同测序深度对实验数据的影响,并进一步探究造成差异的原因,以及这些差异对实验结果的影响。【方法】从鄱阳湖松门山、南矶山、饶河、白沙洲采集底泥沉积物样品,分别在2个公司进行不同测序深度16S rRNA基因V3?V4区高通量测序,并比较分析2组测序数据。【结果】2组数据反映的微生物群落结构在实验样地间的分布规律具有高度的相似性,但稀有微生物的差异导致他们在PCoA以及聚类分析中被分为两簇。关系网络关联分析发现具有较高测序深度的B组数据反映了更为复杂的微生物间相互作用,部分稀有微生物如Deferribacteres (脱铁杆菌门)、Lentisphaerae (黏胶球形菌门)等在群落中发挥着重要的作用。METAGENassist功能预测发现了他们在Atrazine metabolism、Chitin degradation、Sulfate reducer、Nitrogen fixation等14类功能上存在差异。【结论】不同的测序环境对实验数据造成的影响可以通过数据质控过程减弱甚至排除,而测序深度的不同则会对测序数据产生显著影响。这种影响主要体现在较深的测序深度会显著增加稀有微生物的丰富度,进而有利于增强我们对环境微生物群落整体功能的认识。

    • >基础微生物学
    • 共生大肠杆菌促进黑腹果蝇生长发育

      2018, 45(12):2662-2672. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180006

      摘要 (1509) HTML (549) PDF 993.22 K (1456) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】共生菌对宿主的很多生理功能有着重要影响,但微生物菌群的多样性和复杂性使得探索其潜在的机制存在困难。黑腹果蝇的无菌和悉菌模型可以被用来研究细菌和宿主的相互作用。【目的】分离和鉴定果蝇肠道大肠杆菌,并研究其对宿主生长发育的影响。【方法】利用大肠杆菌选择性培养基分离果蝇肠道大肠杆菌,通过16S rRNA基因序列比对鉴定菌株。利用体外和体内定殖实验验证共生关系。通过果蝇的发育历期和生长速率实验检测该细菌对宿主生长发育的影响。利用RT-qPCR技术对促胸腺激素及胰岛素信号通路相关基因的表达水平进行检测。【结果】从实验室饲养和野生果蝇肠道体内分离并鉴定得到大肠杆菌。体内和体外定殖试验中大肠杆菌可以和果蝇肠道共生菌共存,说明大肠杆菌是果蝇肠道共生菌。另外,大肠杆菌通过提高果蝇生长速率促进其发育。在分子水平上,大肠杆菌可以激活果蝇体内脑促胸腺激素和胰岛素信号通路相关基因的表达。【结论】大肠杆菌是果蝇肠道共生菌并能促进果蝇生长发育。

    • 8种贵州药用植物内生放线菌的分离及多样性研究

      2018, 45(12):2673-2683. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180074

      摘要 (1525) HTML (1242) PDF 1007.81 K (1754) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】药用植物内生菌能产生多种活性较好的次级代谢产物,是新抗生素发现的重要来源。目前,药用植物内生菌的研究主要集中在内生真菌,内生放线菌研究相对较少,是一个尚未充分开发的新领域。【目的】研究贵州药用植物内生放线菌多样性,以期发现新种放线菌或产新活性物质的放线菌,为微生物药物研究奠定基础。【方法】药用植物样品表面消毒后用粉碎机粉碎,采用9种不同分离培养基分离放线菌;通过提取放线菌基因组DNA,PCR扩增16S rRNA基因序列,测定序列并提交Ezbiocloud数据库进行序列比对,构建系统进化树,进行内生放线菌多样性分析。【结果】通过形态特征初步排重,从8种药用植物样品中共分离得到内生菌62株,测定其16S rRNA基因序列,序列比对结果表明其中的57株菌分布于放线菌域的5目8科16属,分别是短小杆菌属(Curtobacterium)、链霉菌属(Streptomyces)、微杆菌属(Microbacterium)、纤维单胞菌属(Cellulomonas)、植物杆菌属(Plantibacter)、原小单孢菌属(Promicromonospora)、动球菌属(Kineococcus)、壤球菌属(Agrococcus)、沼杆菌属(Patulibacter)、气微菌属(Aeromicrobium)、拉贝达氏菌属(Labedella)、叶居菌属(Frondihabitans)、冷杆菌属(Frigoribacterium)、节杆菌属(Arthrobacter)、动孢菌属(Kineosporia)、Amnibacterium属,其中短小杆菌属(Curtobacterium)为优势菌属,菌株M8JJ-5和M2KJ-4的16S rRNA基因序列分别与有效发表菌株Amnibacterium kyonggiense KSL51201-037T (FJ527819)和Aeromicrobium fastidiosum DSM10552T (Z78209)的相似性最高,相似性分别为97.29%和98.95%,可能为潜在新物种。【结论】贵州药用植物中蕴藏着多样性丰富的放线菌且具有从中发现新放线菌的潜力,能为新抗生素的发现提供菌种储备,也为今后对该地区放线菌资源的认识和开发利用提供理论依据。

    • >农业微生物学
    • 芽孢杆菌拮抗苹果树腐烂病菌的筛选、鉴定及抑菌活性初探

      2018, 45(12):2684-2694. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180038

      摘要 (1413) HTML (1410) PDF 1.90 M (1588) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】苹果树腐烂病发生面积广、危害严重,目前对于该病的防治以化学防治为主,但存在一定的弊端,因此迫切需要寻找一种对该病高效、安全的防治措施。【目的】从敦煌地区盐碱土壤中筛选出对苹果树腐烂病有良好抑制作用的芽孢杆菌菌株。【方法】采用平板对峙培养法和菌丝生长速率法对盐碱土中分离筛选的芽孢杆菌进行拮抗苹果树腐烂病菌的筛选,并对优良拮抗效果菌株进行离体组织防效测定、发酵培养基选择以及结合培养形态、生理生化及16S rRNA基因序列分析进行菌种鉴定。【结果】初筛阶段菌株7-2-1-2对病原菌的抑制率为86.18%,复筛试验中发酵液对病原菌的抑制率为73.2%;在离体枝条创面涂抹菌株7-2-1-2发酵原液后,苹果树腐烂病菌的生长可被完全抑制;菌株7-2-1-2的最优生长培养基为NBY培养基;经初步鉴定,菌株7-2-1-2为枯草芽孢杆菌亚种(Bacillus subtilis subsp. spizizenii)。【结论】菌株7-2-1-2对苹果树腐烂病有较好的生防效果,为该病生防菌剂的选择提供了必要的菌种资源。

    • >食品微生物学
    • 不同分离源粪肠球菌的毒力基因比较

      2018, 45(12):2695-2707. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180026

      摘要 (1283) HTML (1571) PDF 988.50 K (1591) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】粪肠球菌作为一种重要的乳酸菌在食品和医药领域应用广泛。由于很多粪肠球菌为条件致病菌,因此充分了解粪肠球菌基因组中毒力基因(Virulence genes)的携带情况对合理利用该菌种有重要的意义,但目前还没有研究专门报道不同分离源粪肠球菌基因组中毒力基因的携带情况。【目的】了解不同分离源粪肠球菌毒力基因的携带情况,评估分离自自然发酵乳制品中的粪肠球菌的安全性。【方法】利用比较基因组学方法确定107株分离自乳源、血液、尿液、粪便和水源中的粪肠球菌携带毒力基因情况,使用主成分分析比较不同分离源菌株毒力基因的差异,通过卡方检验筛查出环境特异性毒力基因。【结果】在107株粪肠球菌基因组共找到88种编码不同功能蛋白的毒力基因,其中与粘附相关的毒力基因最多。同时发现乳源分离株与其他环境分离株所携带的毒力基因没有显著差异。【结论】乳源分离株中携带的毒力基因与其他环境分离株无显著差异,表明分离自自然发酵乳制品中的粪肠球菌可能同样存在致病风险,因此在食品工业中使用粪肠球菌时一定要对菌株的安全性做全面的评估。

    • 云南香格里拉葡萄酒产区酿酒相关酵母菌的生物多样性

      2018, 45(12):2708-2721. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180065

      摘要 (1249) HTML (2064) PDF 785.79 K (1586) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】云南香格里拉高原葡萄酒产区位于云南三江并流世界自然遗产保护区内,微生物资源丰富,其中与葡萄酒酿造相关的野生酵母种类也非常多样。【目的】研究香格里拉葡萄酒产区酿酒相关酵母菌的种类多样性和酿酒酵母的遗传多样性。【方法】从香格里拉金沙江和澜沧江两岸选取5个葡萄园进行成熟葡萄样品的采集,分别对葡萄果皮和自然发酵过程中的酵母菌进行分离,运用WL营养琼脂鉴定培养基(Wallerstein laboratory nutrient agar)和26S rDNA D1/D2区序列分析法对酵母的种类进行鉴定,用SSR分子标记的方法研究酿酒酵母的遗传多样性。【结果】从香格里拉葡萄酒产区成熟浆果上共分离到230株野生酵母,鉴定为13属18种,其中有10种酵母为香格里拉地区首次发现。用SSR分子标记的方法对香格里拉分离到的47株酿酒酵母进行遗传多样性分析,47株酿酒酵母被分为24种基因型,11个微卫星位点共检测到70个等位基因,平均多态信息含量(PIC)为0.640,平均观测杂合度(Ho)为0.166,平均期望杂合度(He)为0.693。【结论】香格里拉葡萄酒产区酵母菌资源丰富,表现出较高的物种多样性和中等程度的酿酒酵母遗传多样性。研究该产区酵母菌的多样性,为香格里拉酵母资源多样性的保护和利用奠定基础。

    • 鄂尔多斯地区自然发酵苦菜中优良特性乳酸菌的筛选

      2018, 45(12):2722-2730. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180101

      摘要 (1046) HTML (834) PDF 1.68 M (1326) 评论 (0) 收藏

      摘要:【背景】鄂尔多斯地区传统自然发酵苦菜风味和作用独特,但目前尚无关于发酵苦菜中乳酸菌种类及其生物学特性研究的报道。【目的】获得适用于工业化生产特性优良的乳酸菌。【方法】通过测定总酸度筛选高产酸菌株,并进行形态学鉴定、生理生化特性研究,以及16S rRNA基因片段分析。【结果】经鉴定5株高产酸的菌株均为植物乳杆菌,生长温度范围宽,并且具有耐酸、耐碱、耐盐、耐热的特性。【结论】试验菌株具有优良的生理特性和潜在的益生特性,可用于食品工业的生产。

    • >专论与综述
    • 植物病原真菌的菌核研究进展

      2018, 45(12):2762-2768. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180117

      摘要 (1307) HTML (3117) PDF 1.77 M (1681) 评论 (0) 收藏

      摘要:真菌菌核是相关真菌在特殊环境下由营养体菌丝交织和聚集形成的具有抵御恶劣环境能力的休眠结构,在真菌生活史及病原真菌的病害循环中具有重要的生物学和生态学意义。许多引起严重植物病害的病原真菌能够形成菌核,这类真菌通过菌核度过逆境。菌核在适宜条件下萌发形成子囊盘和孢子或菌丝,造成植物的侵染。本文从形成菌核的真菌种类、生物学特性、黑色素及分子生物学等方面进行综述,旨在为深入研究真菌菌核及其在真菌学、植物病理学及药用真菌学等领域应用提供研究思路和参考依据。

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