陈曦 , 鲍文娜 , 黄美娟 , 李怡辉 , 潘海峰 , 谢志鹏 , 张建国
2018, 45(2):231-237. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170308 CSTR: 32113.14.j.MC.170308
摘要:【背景】出芽短梗霉可发酵葡萄糖生成聚苹果酸,但存在转化率和转化效率低等瓶颈,阻碍其实现商业化生产。【目的】通过优化发酵培养条件,提高出芽短梗霉的聚苹果酸产量、糖酸转化率和生产强度。【方法】采用单因素试验优化适宜出芽短梗霉BK-10菌株产生聚苹果酸的培养条件,通过Plackett-Burman法对培养基组分筛选显著性影响因素,并对其培养基中无机盐进行正交试验优化,最后进行5 L发酵罐验证。【结果】最优培养基配方和培养条件:100 g/L葡萄糖,1.5 g/L尿素,0.20 g/L KH2PO4,0.20 g/L ZnSO4,0.05 g/L MgSO4,0.75 g/L KCl,30 g/L CaCO3,0.01%吐温-80,发酵温度26 °C,250 mL摇瓶装液量50 mL。【结论】通过优化,聚苹果酸的糖酸转化率达到0.71 g/g,生产强度达到0.89 g/(L·h),较优化前分别提高了18.33%和71.15%,为发酵葡萄糖合成聚苹果酸进而生产L-苹果酸工艺的工业化生产奠定经济性基础。
2018, 45(2):238-249. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170224 CSTR: 32113.14.j.MC.170224
摘要:【背景】凝结芽孢杆菌除了具有一般乳酸菌的益生功能外,还具较强的耐酸、耐胆盐、耐高温、易贮存等生物特性。【目的】从泡菜中筛选一株性能优良的凝结芽孢杆菌用于微生态制剂的制备,并对其产孢率进行优化,为该菌株的进一步工业化生产提供参考依据。【方法】采用选择性培养基通过特定的培养条件,筛选到一株抑菌效果良好的产酸芽孢杆菌,并对其进行特异性引物的鉴定、16S rRNA基因序列分析及生理生化实验。通过单因素及正交试验对菌株的产芽孢条件进行优化。【结果】筛选得到一株凝结芽孢杆菌BC01,该菌株对大肠杆菌(Escherichia coli CVCC 1527)、鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium CVCC 2228)、产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens CVCC 46)、猪霍乱沙门氏菌(Salmonella choleraesuis CVCC 503)等均有较强的抑制作用;模拟胃液处理120 min存活率达到94%;0.3%的胆盐存活率达到84.3%。单因素及正交试验优化后的最适培养基配方:糖蜜10.0 g/L,酵母浸出粉20.0 g/L,NaCl 5.0 g/L,K2HPO4?5.0?g/L,MnSO4 10.0 mg/L;最适培养条件:接种量4%,温度45 °C,初始pH 7.0,转速200?r/min,培养时间36 h。在该优化条件下,其活菌数最高达到6.7×109 CFU/mL,产孢率达到89.2%。【结论】筛选得到一株可用于微生态制剂的菌株——凝结芽孢杆菌BC01,对其产孢率进行了优化,为工业化生产奠定了基础。
徐方继 , 李桂鼎 , 李沁元 , 陈秀 , 姜成林 , 姜怡
2018, 45(2):250-265. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170420 CSTR: 32113.14.j.MC.170420
摘要:【背景】怒江大峡谷怒江州段凭借独特的地理环境、丰富的动植物多样性以及极少的人为干扰,拥有很高的生物多样性调查价值,但对于该生境中的放线菌多样性研究尚未见相关报道。【目的】研究怒江大峡谷怒江州段土壤放线菌多样性情况。【方法】利用Illumina HiSeq平台对怒江州段土壤样品放线菌免培养多样性进行高通量测序,通过相对丰度、物种聚类、主成分分析对不同样品中放线菌组成及其相似性进行了分析。同时通过9种不同类型培养基结合有效的预处理方法和非目的菌抑制剂进行放线菌的纯培养分离。【结果】高通量测序共获得Tag数 目474 203条,OTU数目15 671个,它们分布于细菌域下的47个门90个纲170个目 320个科561个属。通过不同样品的比较,发现BS、F-G、F-L、L样品的放线菌免培养多样性普遍优于丙中洛样点的BB、BT、BH样品。纯培养分离共获得351株放线菌,分布于放线菌纲下8个目14个科26个属。所用9种培养基中,YIM171培养基的分离效果最好。通过比较不同样品的放线菌纯培养多样性,丙中洛混合样明显优于其他样品。【结论】怒江大峡谷怒江州段土壤样品中放线菌多样性丰富,应进一步挖掘其放线菌资源潜力,为今后放线菌次生代谢产物的开发提供有效的菌株资源。
武志华 , 李娜 , 马秀枝 , 董晔 , 郭子文 , 刘惠荣
2018, 45(2):266-283. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170276 CSTR: 32113.14.j.MC.170276
摘要:【背景】粘细菌是一类具有社会性行为的高等原核生物,其代谢产物具有丰富、多样、新颖的生物活性,是筛选天然药物的良好资源,具有很大的研究开发应用价值。【目的】分析大兴安岭地区粘细菌资源的多样性;分离纯化可培养的粘细菌,分析其抗菌活性并从中筛选对马铃薯晚疫病菌具有拮抗作用的菌株。【方法】通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对从大兴安岭地区采集的15个土样中粘细菌资源的多样性进行分析,利用兔粪诱导、大肠杆菌划线诱导和滤纸诱导3种方法从土样中分离可培养的粘细菌,结合形态观察、生理生化特征和16S rRNA基因序列分析确定这些菌株的分类地位,通过平板对峙法对其进行抗菌活性分析。【结果】DGGE的分析结果显示,15个土样中共鉴定到13个属的粘细菌,基本覆盖了大部分已知的粘细菌种属以及部分未分类的粘细菌,表现出了丰富的多样性。共分离得到88株菌,从中得到22株纯菌,经鉴定属于2个属(粘球菌属与珊瑚球菌属) 8个种(黄色粘球菌、橙色粘球菌、变绿粘球菌、珊瑚粘球菌、具枝粘球菌、大孢珊瑚球菌、弱小珊瑚球菌和珊瑚状珊瑚球菌)。抗菌结果显示:22株纯菌均表现出可以对一种甚至多种指示菌产生抗性,其中19株抑制大肠杆菌的生长,14株抑制马铃薯晚疫病菌的生长,8株抑制金黄色葡萄球菌的生长,13株抑制酿酒酵母菌的生长,7株抑制枯草芽孢杆菌的生长。【结论】内蒙古大兴安岭地区蕴藏着丰富的粘细菌资源,粘球菌属及珊瑚球菌属可能为该地区粘细菌菌群中的优势菌。分离纯化出的粘细菌菌株均表现出抑制一种甚至多种指示菌生长的活性,其中64%的纯菌对马铃薯晚疫病菌产生抗性,具有进一步研究的潜在价值。
2018, 45(2):284-292. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170637 CSTR: 32113.14.j.MC.170637
摘要:【背景】环境细菌可培养率只有1%,菌间的信息交流是限制培养效率的一个重要原因。细胞间信息传递的“第二信使”——环磷酸腺苷(cAMP)是细菌感知和应对外界变化时使用广泛的物质。【目的】研究cAMP诱导培养下的细菌种群组成变化,以探讨对微生物可培养性的影响,为提高细菌可培养率和菌种资源开发提供参考。【方法】以太湖沉积物为对象,结合高通量测序和分离培养方法解析样品中细菌的多样性。【结果】高通量测序的物种组成分析结果表明,cAMP作用下诱导出60个不同于对照组的OTU (Operational taxonomic unit),其中显著差异的是变形菌门和拟杆菌门,前者提高4.08%,后者降低3.36%,非常显著差异的是疣微菌门。在属分类水平有8个显著差异的菌属,2个非常显著差异的菌属(气单胞菌属和Trichococcus)。分离培养结果显示,cAMP诱导下CFU (Colony-forming units)提高至1.6倍,诱导培养出微小杆菌属(Exiquobacterium)、微杆菌属(Microbacterium)、热单胞菌属(Thermomonas)、Lacibacter、Pedobacter、Massilia、Kocuria和Arthrobacter。【结论】从高通量结果可知cAMP对变形菌门的菌株生长有显著促进作用,而分离培养结果表明,cAMP提高微小杆菌属、微杆菌属、热单胞菌属、Lacibacter、Pedobacter、Massilia、Kocuria和Arthrobacter的可培养性。
唐凯 , 高晓丹 , 贾丽娟 , 徐慧欣 , 李蘅 , 孟建宇 , 陶羽 , 冯福应
2018, 45(2):293-301. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170227 CSTR: 32113.14.j.MC.170227
摘要:【背景】荒漠化是一个重大环境问题,生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)可遏制荒漠化,其中的固氮微生物对BSCs的形成和发育有重要作用,但目前BSCs中固氮细菌群落结构和多样性尚不十分清楚。【目的】阐明浑善达克沙地中不同类型生物土壤结皮及其下层土壤固氮细菌的群落结构、多样性及其影响因素。【方法】利用稀释热法和碱解扩散法检测土壤的有机质(Organic matter,OM)和速效氮(Available nitrogen,AN)含量;利用高通量测序对nifH基因进行测序,基于nifH序列比较分析固氮细菌群落结构和多样性;利用典范对应分析(Canonical correlation analysis,CCA)分析群落、样品和土壤理化参数的相关性。【结果】固氮细菌优势菌门除在苔藓结皮(HSM)中为Cyanobacteria和Proteobacteria外,在其他类型BSCs中均只为Cyanobacteria;苔藓结皮下层土壤(HSMs) (下层土壤中只有HSMs检测到了nifH)优势菌门为Proteobacteria,优势菌纲为Alphaproteobacteria和Betaproteobacteria;优势菌属差异较大,藻结皮(HSA)中unclassified_f_ Nostocaceae占90.99%;地衣结皮(HSL)中Scytonema和unclassified_f_Nostocaceae分别占45.85%和44.14%;HSM中unclassified_f_Nostocaceae、Scytonema、Nostoc、Skermanella、unclassified_o_Nostocales分别占29.21%、22.57%、15.34%、14.74%和10.60%;HSMs中Skermanella、Azohydromonas、unclassified_p_Proteobacteria、unclassified_c_Alphaproteobacteria分别占33.80%、25.66%、18.20%和10.62%;固氮细菌多样性随结皮的发育逐渐提高;OM和AN对结皮的发育起促进作用。【结论】藻结皮、地衣结皮和苔藓结皮及其紧邻下层土壤中的固氮细菌群落结构和多样性差异明显,且固氮细菌类群和多样性指数随BSCs发育阶段的提高而增加。本研究为认识和利用生物土壤结皮相关固氮细菌提供了基础依据。
谭金连 , 李治滢 , 周斌 , 董明华 , 夏红钞 , 韩龙 , 杨丽源 , 崔晓龙 , 李绍兰
2018, 45(2):302-313. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170262 CSTR: 32113.14.j.MC.170262
摘要:【背景】高原湖泊因其海拔高、气压低、辐射强、氧气含量低,是一类特殊环境,而其中的微生物是高原湖泊生态系统物质循环与能量流动的重要参与者,其胞外酶活性的表现决定其适应这一特殊环境的方式与能力。【目的】对分离自云南高原湖泊抚仙湖和星云湖湖水的酵母菌进行产胞外酶活性的筛选,以期获得具有潜在应用价值的活性菌株。【方法】在5 °C和25 °C培养温度下,采用平板筛选法对两个湖泊酵母菌进行产胞外蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、脂肪酶、几丁质酶、木聚糖酶、植酸酶、菊粉酶、漆酶、锰依赖过氧化物酶和木质素过氧化物酶活性的筛选。【结果】抚仙湖和星云湖的所有测试酵母菌菌株至少都能产1种胞外酶,且主要产植酸酶、菊粉酶和淀粉酶;其次为脂肪酶、纤维素酶、木聚糖酶、锰依赖过氧化物酶和木质素过氧化物酶;产几丁质酶、蛋白酶和漆酶的酵母菌很少,星云湖酵母菌都不产漆酶。培养温度为5 °C时,抚仙湖和星云湖的酵母菌产5种及5种以上胞外酶的活性菌株数均多于25 °C。【结论】抚仙湖和星云湖的酵母菌产胞外酶菌株多样性丰富,胞外酶种类多样,产酶酵母菌可能参与高原湖泊生态系统的物质循环;筛选得到的产胞外酶菌株为开发与利用高原湖泊酶资源提供了良好的种质资源,具有进一步研究的价值。
2018, 45(2):314-321. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170208 CSTR: 32113.14.j.MC.170208
摘要:【背景】壶瓶碎米荠对硒具有超积累能力,并主要以硒代胱氨酸的形式存在,与已有的硒超积累植物显著不同,其硒超积累机制不明。【目的】从硒超积累植物壶瓶碎米荠(Cardamine hupingshanensis)体内分离耐硒内生菌,并对其进行鉴定和体外硒代谢特征研究,为壶瓶碎米荠超积累硒的机制研究提供参考。【方法】从壶瓶碎米荠新鲜叶片中分离纯化耐硒内生菌株,对其进行生理生化特征及16S rRNA基因序列分析鉴定,并对其进行亚硒酸钠培养代谢。【结果】获得一株耐硒内生菌CSN-1,被鉴定为甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus),培养液中硒含量低(Se 1.5 mg/L)时其吸光度值较对照组高,硒含量高(Se 10 mg/L)时其吸光度值较对照组低;代谢后的上清液中硒主要以Se4+存在,而菌体中硒主要是硒代胱氨酸(SeCys2)。【结论】硒超积累植物壶瓶碎米荠叶片体内存在甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus) CSN-1,具有将亚硒酸钠转化为硒代胱氨酸的能力,低浓度的硒对该内生菌的生长具有一定的促进作用,而高浓度的硒则会抑制该内生菌的生长。
2018, 45(2):322-333. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170299 CSTR: 32113.14.j.MC.170299
摘要:【背景】基于本实验室已经建立的脂环酸芽孢杆菌检测和鉴定方法工作基础之上,以期建立具有很好的经济价值和实用价值,且更为方便、快捷、准确、特异、灵敏的检测方法。【目的】实现对果汁生产中脂环酸芽孢杆菌从原料到成品的快速检测和鉴定。【方法】采用杂交瘤细胞技术,以Alicyclobacillus acidoterrestris (ATCC49025)免疫BALB/c小鼠,用建立的间接ELISA方法筛选杂交瘤细胞,得到了3株能稳定分泌A. acidocaldarius抗体的杂交瘤细胞株,其中两株为IgG1亚类,并对其进行生物学特性的鉴定。【结果】得到的两株单抗3F7和9C4是针对不同的抗原位点,且多次传代后稳定性基本保持不变;特异性实验表明两株单抗均不与A. acidocaldarius (NCIMB11725)、Bacillus cereus (ATCC11778)、Bacillus subtilis (ATCC11774)、A. cycloheptanicus (ATCC49029)等发生交叉反应。【结论】3F7和9C4这两株单抗可以进一步用于检测胶体金试纸条的研制。
蒋程恺 , 孟思童 , 张菲 , 胡晓婧 , 谢守锋 , 陶美凤 , 梁晶丹 , 康前进 , 白林泉 , 邓子新
2018, 45(2):334-346. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170268 CSTR: 32113.14.j.MC.170268
摘要:【背景】帕马霉素属于大环内酯类抗生素,具有较好的抗感染活性。该类化合物独特的化学结构和显著的生理活性受到了许多研究者的关注。同时,本实验室在林可链霉菌NRRL 2936的全基因组序列中发现了帕马霉素的生物合成基因簇。【目的】尽管其生物合成途径已经得到了解析,但其生物合成基因簇中的2个调控基因功能尚不清楚。本研究从林可链霉菌NRRL 2936的基因组文库中克隆了含有帕马霉素生物合成完整基因簇的质粒pJQK450,开展了质粒pJQK450在链霉菌中的异源表达,实现了帕马霉素的异源合成,并初步确定该生物合成基因簇中两个调控基因的功能。【方法】利用聚合酶链式反应递缩基因组文库筛选的方法,从林可链霉菌(Streptomyces lincolnensis) NRRL 2936基因组文库中筛选到了含有帕马霉素生物合成完整基因簇的Fosmid质粒pJQK450。然后,将该质粒转化到E. coli ET12567/pUZ8002中,利用大肠杆菌-链霉菌双亲接合转移的方法将pJQK450转入异源宿主中。对获得的异源表达菌株进行发酵产物的制备,采用耻垢分枝杆菌mc2155作为指示菌株进行帕马霉素生物活性测试,并结合LC-MS的分析确定帕马霉素的产生情况。最后,通过基因失活与回补的方法,考察帕马霉素生物合成基因簇中调控蛋白PamR1和PamR2对帕马霉素生物合成的影响。【结果】帕马霉素生物合成基因簇在天蓝色链霉菌M1154中实现了表达,证明PamR1和PamR2负调控了帕马霉素生物合成的过程。【结论】帕马霉素完整基因簇的成功异源表达,一方面便于其生物合成途径的遗传改造,为帕马霉素的生物合成及优产改造研究奠定了基础;另外,调控基因功能的研究为帕马霉素的产量优化提供了改造的目标。
王晓冰 , 陈世良 , 吴卉卉 , 黄招竹 , 姜风英 , 王伍 , 杨娟娟
2018, 45(2):347-356. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170274 CSTR: 32113.14.j.MC.170274
摘要:【背景】大肠杆菌拓扑异构酶I (Escherichia coli topoisomerase I,E. coli TopA)在DNA复制、转录、重组和基因表达调控等过程发挥关键作用。研究表明E. coli TopA只有结合锌离子才具有活性,然而E. coli TopA能否结合其他金属离子尤其是重金属离子,以及结合其他金属后是否具有活性,目前仍不清楚。【目的】探究大肠杆菌拓扑异构酶I是否结合环境中常见重金属离子,研究重金属离子结合E. coli TopA蛋白后对其活性的影响。【方法】在分别添加有锌、钴、镍、镉、铁、汞、砷、铬、铅、铜离子的M9基础培养中表达、纯化出E. coli TopA蛋白,并对纯化得到的蛋白用电感耦合等离子体质谱仪进行相应金属离子含量的测定;利用表达E. coli TopA锌指结构的突变体蛋白鉴定重金属离子的结合位点;通过体外超螺旋DNA松弛实验测定不同金属结合E. coli TopA的拓扑异构酶活性;通过测定蛋白内源性荧光推测不同金属结合E. coli TopA的空间构象差异。【结果】E. coli TopA在体内除了能结合锌和铁之外,还能够结合钴、镍、镉3种离子,但是不能结合汞、砷、铬、铅、铜离子。钴、镍、镉结合形式的E. coli TopA,每个蛋白分子最多可以结合3个相应的金属离子,他们与TopA蛋白的结合位点也是位于3个锌指结构域,而且每个锌指结构域结合1个金属离子。此外,E. coli TopA结合钴、镍、镉离子后,其DNA拓扑异构酶活性并未受到影响,可能是由于钴、镍、镉离子结合形式的E. coli TopA蛋白,其空间构象与锌结合形式相比并未发生显著变化。【结论】由于DNA拓扑异构酶在维持细胞正常生理功能中发挥关键作用,研究表明E. coli TopA的功能不会受到常见重金属的干扰(不结合或者结合后活性无影响),这也有可能是大肠杆菌在进化过程中产生的对抗环境中重金属离子毒害作用的一种自我保护和耐受机制,具有重要的生理意义。
2018, 45(2):357-367. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170191 CSTR: 32113.14.j.MC.170191
摘要:【背景】茄子青枯病是一种毁灭性的土传病害,生产上化学农药无法对其有效防治。拮抗放线菌具有环保、无残留的优点,并已在植物多种病害上成功应用,这为茄子青枯病的生物防治提供了思路。【目的】从健康茄子根际分离获得对茄子青枯菌有显著拮抗作用的放线菌菌株。【方法】采用稀释涂布法分离放线菌;采用双层琼脂法、琼脂扩散法和平板对峙法筛选拮抗菌株;对目标菌株XL-6的形态、培养特征、生理生化特征及16S rRNA基因序列进行综合分析;通过单因素试验和正交设计试验优化目标菌株培养基组分及发酵条件。【结果】筛选得到一株对青枯菌有强抑制作用的放线菌菌株XL-6,它对其他3种病原菌均具有一定的抑制作用。菌株XL-6的形态和培养特征、生理生化特征与娄彻氏链霉菌相符,而且16S rRNA基因序列分析表明该菌株与娄彻氏链霉菌亲缘关系较近。该菌株最优发酵配方和培养条件分别为:玉米粉30.0 g/L、酵母粉5.0 g/L、K2HPO4 2.0 g/L、MgCl2 2.0 g/L和NaCl 1.0 g/L;初始pH 7.0、培养基装瓶量70 mL/250 mL、摇床转速180 r/min、接种量6%,在28 °C条件下培养6 d。【结论】菌株XL-6经鉴定为娄彻氏链霉菌,优化其发酵条件后对青枯菌具有更强的拮抗效果。
郭睿 , 李汶东 , 陈大福 , 熊翠玲 , 郑燕珍 , 付中民 , 徐细建 , 黄枳腱 , 骆群
2018, 45(2):368-375. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170228 CSTR: 32113.14.j.MC.170228
摘要:【背景】球囊菌是一种典型的蜜蜂真菌性病原,特异性地侵染蜜蜂幼虫。目前,有关球囊菌在侵染过程中的基因表达规律的信息极为有限。【目的】通过深入分析胁迫意大利蜜蜂(意蜂)幼虫肠道的球囊菌及其纯培养的高表达基因(HEGs)差异,探索球囊菌在胁迫意蜂幼虫肠道后期与胁迫前的基因表达规律。【方法】利用RNA-Seq技术对球囊菌胁迫的意蜂6日龄幼虫肠道(AamT)及球囊菌纯培养(AaCK)进行深度测序,根据FPKM值筛选得到球囊菌的HEGs,进而通过GO (Gene ontology)及KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析、Venn分析对上述HEGs进行功能预测和生物学意义挖掘。【结果】AaCK与AamT的转录组测序共得到105 447 578条原始读段(Raw reads),经过滤得到88 466 344条有效读段(Clean reads),两端平均Q20为97.50%,平均Q30为93.81%。GO富集分析结果显示,AaCK的HEGs富集于26个GO terms,基因富集数最多的是细胞(22 Unigenes),其次是细胞组件(22 Unigenes)和代谢过程(21 Unigenes);AamT的HEGs富集于22个GO terms,基因富集数最多的是催化活性(23 Unigenes),其次是细胞进程(18 Unigenes)和代谢过程(18 Unigenes)。KEGG代谢通路(Pathway)富集分析显示,AaCK的HEGs富集在109个Pathways上,基因富集数最多的是核糖体(179 Unigenes),其次是氨基酸生物合成(70 Unigenes)和碳代谢(62 Unigenes);AamT的HEGs富集在114个Pathways上,基因富集数量最多的是核糖体(178 Unigenes),其次是碳代谢(116 Unigenes)和氧化磷酸化(112 Unigenes)。Venn分析结果显示,AaCK与AamT共有的HEGs有260个,二者特有的HEGs分别为2 161个和4 445个。【结论】提供了胁迫意蜂6日龄幼虫肠道的球囊菌及其纯培养的HEGs表达谱,揭示了球囊菌在胁迫前和胁迫后期的基因表达规律,也为阐明球囊菌致病的分子机理提供了有益的信息和线索。
史应武 , 楚敏 , 杨红梅 , 高雁 , 张涛 , 曾军 , 林青 , 李玉国 , 欧提库尔 , 娄恺 , 罗明
2018, 45(2):376-385. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170275 CSTR: 32113.14.j.MC.170275
摘要:【背景】棉花黄萎病严重制约新疆棉花持续高产和稳产,内生菌在棉花黄萎病生物防治中潜力巨大。棉花黄萎病发生与内生菌有密切关系,但棉花黄萎病株内生真菌含量的研究鲜见报道。【目的】了解棉花黄萎病株内生真菌数量的时空动态变化及其与黄萎病病原数量的关系。【方法】用Taqman探针实时荧光定量PCR方法对棉花黄萎病株内生真菌数量进行周年动态测定,分析棉花内生真菌数量与黄萎病原菌数量的关系。【结果】不同生育时期棉花植株根部内生真菌数量表现出不同变化趋势。库尔勒棉花吐絮期根部最大值达1.46×109 copies/g FRW,阿拉尔棉花根部内生真菌数量表现为蕾期缓慢上升,花铃期达到最大值,为8.30×107 copies/g FRW。棉花根部内生真菌数量以南疆棉区库尔勒的数量最高,吐絮期平均达1.46×109 copies/g FRW;其次为阿拉尔,花期平均达8.30×107 copies/g FRW;精河最少,苗期平均为1.85×104 copies/g FRW。棉花根部内生真菌数量的空间变化趋势是南疆、东疆、北疆依次递减:南疆库尔勒和阿拉尔内生真菌数量较高,库尔勒吐絮期达到最大值1.46×109 copies/g FRW,其次为阿拉尔8.30×107 copies/g FRW,精河最低1.85×104 copies/g FRW。精河棉花内生真菌数量与黄萎病病原菌数量显著正相关,其皮尔逊相关系数高达0.639。石河子和哈密棉花内生真菌与黄萎病病原菌呈负相关,其相关系数分别为?0.180和?0.275。其他内生真菌与黄萎病病原菌之间存在正相关,但相关性不显著。【结论】棉花黄萎病株根部内生真菌含量较高,内生真菌数量均随采样棉花生育时期和采样地点不同而呈现波动性变化,内生真菌数量最大值出现在库尔勒花铃期。
郗立新 , 陈珍容 , 宋宏宇 , 任露 , 文继峰 , 黄杰 , 杨锐 , 杨光友 , 王洪永 , 颜其贵
2018, 45(2):386-394. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170263 CSTR: 32113.14.j.MC.170263
摘要:【背景】铜绿假单胞菌感染所致的化脓性疾病是困扰林麝驯养的重要因素,是一类较难防治的细菌性疾病,目前尚无疫苗可用来预防该病。【目的】研究林麝源铜绿假单胞菌的感染现状和分子流行病学规律。【方法】对2014年10月至2015年10月四川宝兴和陕西镇坪两个林麝养殖中心发病林麝中铜绿假单胞菌进行分离鉴定,并对其耐药情况进行分析,利用脉冲场凝胶电泳(PFGE)分型技术研究分离菌的PFGE指纹图谱,探究其流行病学趋势,并对部分菌株的致病性进行分析。【结果】分离得到60株铜绿假单胞菌,其中34株来自镇坪,26株来自宝兴。耐药结果表明:60株林麝源铜绿假单胞菌对17种抗菌药物呈现不同程度耐药性,不同地区和不同样本源间分离的铜绿假单胞菌对17种抗菌药物的耐药性总体趋于一致,多重耐药情况严重,以5耐、6耐为主。分型结果显示:60株铜绿假单胞菌PFGE图谱的相似性为49.1%?100%。经聚类分析得到A?O共15种基因簇,其中优势基因簇为C、E、G、J。致病性结果表明,流行菌株的致病力强弱依次为:动物源菌株>环境源菌株,且主要流行菌株(基因簇E、F、J)的致病力大于其余菌群。【结论】铜绿假单胞菌在两地区具有水平传播的途径,本研究可为跨地区林麝化脓性炎症的防控提供理论依据。
张玲 , 陈代文 , 余冰 , 何军 , 虞洁 , 罗钧秋 , 毛湘冰 , 黄志清 , 郑萍 , 罗玉衡
2018, 45(2):395-404. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170320 CSTR: 32113.14.j.MC.170320
摘要:【背景】膳食纤维被认为是第七类营养素,主要在单胃动物后肠被微生物利用。【目的】研究典型可溶性膳食纤维燕麦β-葡聚糖和典型不可溶性膳食纤维微晶纤维素(MCC)对小鼠结肠细菌群落结构和组成的影响。研究结果可为动物含纤维饲粮的科学配制提供参考,并为人类食品中不同类型膳食纤维的合理利用提供一定借鉴。【方法】选用27只6周龄健康雄性BALB/c小鼠(18.13±0.95 g),按体重无差异原则随机分为3组,分别饲喂含20% MCC (纯度≥99%,M组),28%燕麦β-葡聚糖(纯度为70%,G组)和不含膳食纤维(对照组)的饲粮,试验期为21 d。试验结束后每个处理随机选取3只小鼠处死,收集结肠食糜,利用PCR-DGGE (Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)和高通量测序技术比较分析各组小鼠结肠食糜细菌群落结构的差异。【结果】 3组小鼠结肠细菌PCR-DGGE图谱条带丰富度和Shannon指数存在明显差异,表现为G组低于M组和对照组(P=0.027,0.035);聚类分析发现,3组小鼠各有2个样品聚于一簇,各组条带相似性为:G组71%,M组55%,对照组67%。高通量测序发现,3组小鼠结肠细菌Shannon指数和β-多样性指数存在显著差异(P=0.047,0.035);Bacteroidetes、Firmicutes和Proteobacteria为小鼠结肠中的优势细菌门类,占总比例的95.9%?99.4%。与对照组相比,G组小鼠结肠Bacteroidetes相对丰度升高26.78%,M组降低15.62%,其中S27_4科属水平未分类细菌和Bacteroides属细菌对这种差异的贡献最大(P=0.099,0.051);G组Firmicutes相对丰度较对照组降低28.99%,而M组比对照组高15.82%,且该差异主要由Clostridiales目某属细菌、Ruminococcaceae科某属细菌和Lactobacillus属细菌造成(P=0.027、0.061和0.079)。【结论】两种类型的膳食纤维均对小鼠结肠细菌群落结构产生影响,饲粮中添加高水平燕麦 β-葡聚糖降低了小鼠结肠细菌群落的多样性;小鼠结肠存在特异性利用两种纤维的菌群;S27_4科细菌更偏好于利用燕麦β-葡聚糖等植物性多糖,Clostridiales目可能存在特异性利用纤维素的细菌种群。
2018, 45(2):405-412. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170219 CSTR: 32113.14.j.MC.170219
摘要:【背景】类植物乳杆菌L-ZS9是一株在食品发酵与保鲜方面具有潜在应用价值的产细菌素益生菌。【目的】深入了解环境胁迫影响类植物乳杆菌L-ZS9细菌素合成的重要相关调节基因的信息。【方法】通过高通量测序技术对类植物乳杆菌转录组进行测序,对所有转录本进行COG (Clusters of Orthologous Groups)、GO (Gene Ontology)和KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分类和Pathway注释。 【结果】 转录组测序显示2个样品基因覆盖度都在90%以上,差异表达基因927个,其中744个上调,183个下调。KEGG分析结果表明,649个差异表达基因中68个集中在“ABC转运途径”,占10.48%,其中3个基因表达上调超过16倍,1个基因表达下调超过1/16,暗示类植物乳杆菌L-ZS9细菌素合成与“ABC转运途径”密切相关。另外多个孤儿基因表达变化也超过16倍,有的甚至表达上调达万倍。【结论】进一步拓展了类植物乳杆菌的基因信息,为类植物乳杆菌细菌素代谢途径和逆境反应研究提供了坚实的基础。
谢少朵 , 陈向东 , 汪辉 , 魏洪璇 , 潘云 , 纪乃琪 , 栗飞红 , 汪伟宸
2018, 45(2):413-419. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170236 CSTR: 32113.14.j.MC.170236
摘要:【背景】雷公藤是一种传统中药,具有多种药理活性和较高的应用价值。但由于产量少、提取过程复杂而限制了其在临床上的应用。植物内生真菌的次级代谢产物能够产生相似的药理活性,有望解决植物资源匮乏的难题,成为新药筛选的潜在资源。【目的】从卫矛科植物雷公藤中分离内生真菌,对其产物的体外抗菌活性及抗肿瘤活性进行测定,并利用活性菌株对雷公藤粗提物进行转化,以达到增效减毒的作用。【方法】采用组织块法从雷公藤茎中分离内生真菌;打孔法测定发酵产物对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的抑菌活性;MTT (噻唑蓝)比色法测定发酵产物及转化产物的抗肿瘤活性;ITS (Internal transcribed spacer)序列测序分析确定活性菌株的种属。【结果】从雷公藤茎中分离得到43株内生真菌,其中5株对金黄色葡萄球菌有抑菌作用,LGT7几乎与1 μg/mL青霉素钠的作用效果相当;6株对MCF-7、SKOV3细胞有抗肿瘤活性,LGT7、LGT41对肿瘤细胞生长抑制率达90%以上;4株对雷公藤粗提物具有转化活性。活性菌株分别被鉴定为拟茎点霉和腐皮壳属。【结论】雷公藤内生真菌具有抗菌抗肿瘤作用,并可以通过转化产生增效减毒作用。
陈建华 , 孙捷 , 吕福娇 , 高国富 , 赵明文 , 张克云
2018, 45(2):420-427. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170237 CSTR: 32113.14.j.MC.170237
摘要:【背景】桑黄是一种具有很高药用价值及广泛应用前景的药用真菌,其主要有效成分为多糖。凝集素则是桑黄所含的另一类生物活性物质,具有免疫调节、抗肿瘤及抗菌等作用。【目的】从药用真菌桑黄发酵液中分离纯化凝集素SHL24,并对其生物活性进行初步探究。【方法】通过冷冻干燥、Sephadex G-50、DEAE Sephadex A-25、MPLC-MonoQ和LPLC-Sephadex G-75等方法,从药用真菌桑黄的发酵液中进行分离纯化;利用LPLC-Sephadex G-75和SDS-PAGE凝胶电泳鉴定其分子质量;检测不同pH、金属离子、糖、发酵时间、血红细胞、温度对其凝血活性的影响。【结果】从药用真菌桑黄发酵液中分离到单一蛋白条带,SDS-PAGE凝胶电泳检测其分子质量约为24 kD,与分子筛层析法分析的分子质量一致,表明该凝集素为单亚基蛋白。SHL24可以凝集供试的小鼠血红细胞和4种血型人血的血红细胞,但对不同来源的血红细胞凝集程度不同。糖抑制试验表明,SHL24不被D-甘露糖、D-麦芽糖、葡萄糖、蔗糖、树胶醛糖、D-乳糖以及L-鼠李糖所抑制。热稳定性试验和金属离子对SHL24凝血活性影响试验表明SHL24具有较好的热稳定性且其凝血活性不受Ca2+、Mg2+和Zn2+等二价阳离子的影响。【结论】SHL24具有的稳定理化性质和生物活性,有作为蛋白质药物的潜质。
孙豫辉 , 彭波 , 刘安元 , 栾秀丽 , 米彦安 , 陈丽丽 , 陆春雪
2018, 45(2):428-435. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170318 CSTR: 32113.14.j.MC.170318
摘要:【背景】沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis,Ct)的分泌蛋白在Ct与宿主细胞的相互作用、感染发育周期及致病过程中发挥着至关重要的作用。GlgA蛋白是课题组前期研究发现的一种新的Ct分泌蛋白,其表达和分泌的具体机制及作用还不清楚。【目的】寻找调控Ct GlgA蛋白表达和分泌的分子机制,为后续Ct致病机制研究提供实验基础和新思路。【方法】采用 SignalP 4.1软件对GlgA蛋白N端进行信号肽预测分析,并用细菌分泌蛋白特异性阻断剂C16和C1化合物分别或同时处理Ct感染的HeLa细胞,观察阻断Ⅱ型、Ⅲ型分泌途径对GlgA蛋白分泌的影响;经新生霉素处理、噬斑筛选及穿梭质粒转染技术,构建Ct质粒缺失株和缺失互补株,并鉴定质粒编码基因在两种菌株的缺失及表达情况;间接免疫荧光法观察质粒缺失对GlgA表达和分泌的影响。【结果】GlgA蛋白N端无信号肽序列,细菌Ⅱ型、Ⅲ型分泌途径特异性阻断剂C16和C1化合物不能阻断GlgA的胞浆分泌;Ct质粒缺失株CTD1的质粒编码基因pgp7丢失,且质粒编码蛋白Pgp3及基因组编码蛋白GlgA的表达和分泌现象均消失;Ct缺失互补株CTD1-pGFP::SW2重新获得pgp7基因,并恢复Pgp3蛋白和GlgA的表达和分泌。【结论】初步证实Ct糖原合酶GlgA蛋白的表达和分泌不依赖细菌Ⅱ型和Ⅲ型分泌途径,而且与衣原体质粒密切相关。
罗东 , 姜北 , 李培群 , 董霞 , 林时荣 , 胡晓梅 , 陈开森
2018, 45(2):436-441. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170340 CSTR: 32113.14.j.MC.170340
摘要:【背景】金黄色葡萄球菌是重要的致病菌,其中促凝聚是重要的致病机制之一,可能存在新的基因参与其中。【目的】通过采用血浆凝集降低方法筛选及鉴定促凝相关基因。【方法】利用转座子随机插入突变技术建立金黄色葡萄球菌转座子突变文库,采用动态比浊及试管凝集技术筛选凝集能力降低的突变株;应用抗性标记挽救法鉴定突变基因并应用生物信息学预测基因的功能。【结果】通过观察血浆凝集能力降低共计筛选到突变菌株82个。鉴定其中的76个突变菌株的转座子插入位点,涉及基因13个,包括报道的与促凝集有关基因4个(占筛选基因的30.8%)。【结论】从金黄色葡萄球菌凝集能力降低筛选与促凝集可能有关的基因,为金黄色葡萄球菌促凝集基因的筛选提供了新策略,同时为了解该菌促凝集过程提供了候选基因。
2018, 45(2):442-450. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170138 CSTR: 32113.14.j.MC.170138
摘要:杆状病毒是一类具有囊膜的双链环状DNA病毒,主要感染无脊椎动物,在病毒生活周期中会产生两种不同形态的病毒粒子:出芽型病毒粒子(BV),主要负责细胞之间的感染;包埋型病毒粒子(ODV),主要负责虫体之间的感染。随着对杆状病毒研究的不断深入,人们对杆状病毒的应用也越来越广泛,通过对病毒基因组的改造使其成为一种新颖的真核表达载体,现已被广泛应用于蛋白生产中;其次,由于杆状病毒特有的形态,可将靶蛋白展示在病毒粒子表面,进而被应用于诸如医药、临床和生物等多个研究领域中;此外,杆状病毒不能在哺乳动物细胞中进行复制,也不会在这类细胞中增殖和扩散。因此,杆状病毒不会刺激哺乳动物产生强烈的免疫应答,也不会对它们造成功能性的损伤,这些特性使其成为一种极具应用前景的基因治疗载体,给肿瘤治疗、组织再生和靶向给药等民生领域带来福音。本文就杆状病毒在蛋白表达、表面展示和基因治疗方面的研究进行综述,为杆状病毒的分子改造和临床应用提供依据。
2018, 45(2):451-464. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170315 CSTR: 32113.14.j.MC.170315
摘要:CRISPR (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)/Cas (CRISPR associated proteins)系统是在细菌和古生菌中发现的一种RNA指导的降解入侵病毒或质粒DNA的适应性免疫系统。由II型CRISPR/Cas系统改造而成的CRISPR/Cas9技术已经被开发成一种强大的基因组编辑和表达调控工具,并且广泛应用于基因功能研究、代谢工程和合成生物学等领域。本文从CRISPR/Cas9系统的发现过程、分类、作用原理、在微生物研究中的应用进展等方面进行总结,并展望了该技术的应用前景。