2019, 46(11):2821-2829. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190004
摘要:【背景】重组工程菌的传代稳定性是保证外源蛋白高效稳定表达的前提,是决定工业化生产能力的关键因素之一。【目的】对异源的疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶基因在毕赤酵母重组工程菌中的遗传稳定性进行研究。【方法】将工程菌连续传代15次,取第1、5、10、15代作为受检代次,结合重组菌的菌落及菌体形态、水解酶活、目的基因片段、外源基因拷贝数等指标综合评价其遗传稳定性。【结果】传代过程中重组菌的菌落和菌体形态、目的蛋白分子量、目的基因序列均保持一致。目的基因的整合拷贝数经5次传代后发生一定损失,但随后稳定为7左右,而脂肪酶的相对酶活则提高至90%以上。【结论】适量的整合拷贝数更有利于该脂肪酶基因在毕赤酵母重组菌中的表达,经综合评价此工程菌的遗传稳定性良好,应用于工业化大规模生产是可行的。
2019, 46(11):2830-2847. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180927
摘要:【背景】乳杆菌是人体肠道益生菌,其发酵乳中可检测到血管紧张素转换酶(Angiotensin converting enzyme,ACE)抑制肽。海洋蕴藏着丰富的微生物种质资源,分布着大量的乳杆菌。【目的】从高通量测序结果中发现渤海沉积物中分布着乳杆菌资源。为了进一步开发具有ACE抑制活性的海洋乳杆菌资源,提高乳杆菌发酵乳的ACE抑制活性,筛选瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)并对其特性进行研究。【方法】采用高通量测序技术从渤海沉积物中检测乳杆菌,并对其进行富集分离,对筛选出的乳杆菌进行16S rRNA基因鉴定和全基因组测序分析,测定该菌发酵乳的ACE抑制活性,并采用正交实验优化发酵条件。【结果】渤海沉积物中含有乳杆菌并成功筛选出一株瑞士乳杆菌GY-3,其发酵乳具有较高的ACE抑制活性。该菌在发酵温度37 °C,接种量3%,且在脱脂乳培养基中添加1.0%葡萄糖,0.6%大豆蛋白胨,1.0%酵母浸粉,0.04% MnSO4·4H2O时,抑制活性最高,可达79.52%。通过对该菌基因组进行测序研究,发现其产ACE抑制肽涉及蛋白酶系统、多肽转运系统和肽酶系统。【结论】为扩大海洋源产ACE抑制肽的乳杆菌种质资源、开发高产ACE抑制活性的发酵菌株奠定了基础,进一步研究了如何提高乳杆菌产ACE抑制肽的水平,并对其基因组进行了研究,为今后生物学特性和ACE抑制活性机理的研究奠定了基础,并对降血压相关产品的开发具有重要意义。
2019, 46(11):2848-2856. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180998
摘要:【背景】深渊藤黄单胞菌XH031 (Luteimonas abyssi XH031)是从深海分离到的一株具有很强淀粉降解能力的细菌,前期实验显示其α-淀粉酶LamA在低温环境下仍能保持较高酶活力。若能够提升其热稳定性,会有更好的应用前景。【目的】分析钙离子的存在对LamA热稳定性的影响,并通过钙离子结合位点的关键氨基酸的定点突变,初步明确其作用机制。【方法】在不同的离子条件下检测LamA的热稳定性,利用生物信息学方法预测可能影响钙离子结合及耐热性的氨基酸位点,对目的氨基酸进行定点突变,表达和纯化突变蛋白,并进行功能鉴定。【结果】钙离子明显提高了LamA的热稳定性:在未添加钙离子时,于65 °C处理30 min已完全失活;而在5 mmol/L钙离子条件下,于65 °C处理30 min后仍具有36%的酶活力。对预测位点进行定点突变后,突变蛋白D200R和H233D/M234C完全失活;N120D、Q185E和T224D活性降低。在未添加钙离子时,突变蛋白稳定性受高温影响程度与野生型差别不大;而在钙离子条件下,N120D在65 °C时的酶活力仅为野生型的27.8%,推测位点Asn120与钙离子的结合能够稳定低温酶LamA在较高温度下的结构。【结论】初步明确了钙离子可提升低温α-淀粉酶LamA的热稳定性,为今后相关酶类的工程改造提供理论基础。
2019, 46(11):2857-2864. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190400
摘要:【背景】氯苯类化合物广泛应用于工业化合物的生产,由于其具有高毒性和环境持久性的特点,对人类健康和生态环境造成严重威胁,寻找高效降解这类化合物的新方法成为研究热点。【目的】将纳米零价铁与假单胞菌耦合,探究其在好氧条件下对五氯苯的降解效果和降解机理。【方法】建立纳米零价铁和假单胞菌降解五氯苯的反应体系,通过测定各反应体系中五氯苯及其中间产物的浓度,以及观测细菌的生长状况变化等,分析反应体系的降解效果及其可能的降解机理。【结果】纳米零价铁耦合假单胞菌的反应体系相对于两者的单一体系表现出更好的降解效果,36 h的降解率可达55.4%,反应过程符合伪一级反应动力学,速率常数为0.020 48 h?1。根据GC-MS所测的中间产物推测,该体系的反应机理为纳米零价铁在好氧条件下反应产生羟基自由基,攻击五氯苯使其变为低氯苯类化合物,假单胞菌进一步利用这些低氯苯类化合物;同时,假单胞菌又为纳米零价铁提供附着位点,有效地降低了纳米零价铁的聚集性,提高了反应活性。【结论】研究建立的纳米零价铁耦合假单胞菌反应体系对五氯苯具有较好的降解效果,为含有高氯代苯类等有机污染物的复杂环境的修复提供参考。
洪义国 , 李益本 , 吴佳鹏 , 陈光仕 , 黄天政 , 陈帅
2019, 46(11):2865-2876. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180913
摘要:【背景】厌氧氨氧化过程是氮素循环过程的重要途径之一,在氮素循环中发挥重要作用。先前的研究已经证实了厌氧氨氧化细菌存在于多种生境中,但对其多样性分布还没有系统的研究。【目的】对厌氧氨氧化细菌在不同类型生境中的多样性分布规律进行深入分析,充分展示其在不同生境中的群落结构特点,并揭示多样性分布与环境因素之间的关系。【方法】在建立厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因序列数据库的基础上,运用高通量测序技术分析其在不同生境中的多样性分布特征。【结果】厌氧氨氧化细菌在红树林、海湾和河口生境中的多样性水平较高,而污泥和红壤的多样性水平明显较低。系统发育分析表明,这些生境中的厌氧氨氧化细菌主要由Candidatus Brocadia、Ca. Scalindua和未明确分类地位的菌属组成;从河流到红树林生态系统,随着盐度的增加,厌氧氨氧化细菌的优势种属由Ca. Brocadia转变到Ca. Scalindua,相关性分析也表明了盐度是导致不同生境中厌氧氨氧化细菌群落结构差异的主要因素。【结论】不同生境中存在不同的厌氧氨氧化细菌种群结构,环境条件的差异影响了厌氧氨氧化细菌的种群分布和系统演化。
2019, 46(11):2877-2885. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180967
摘要:【背景】西双版纳自然保护区具有丰富的生物多样性,而该区域植物根际细菌特别是放线菌及其促生能力相关报道较少。【目的】从西双版纳保护区根际土壤中筛选出植物根际促生菌,并检测其促生能力。【方法】采用5种不同培养基筛选出植物根际促生菌并通过16S rDNA序列分析进行分类学鉴定,运用Salkowski法测定菌株产IAA的能力,CAS法测定菌株产铁载体能力,钼锑抗显色法测定菌株的解磷能力,CMC-Na法测定菌株产纤维素酶能力和改良的Young法测定产淀粉酶能力,综合评价所得菌株的促生能力。【结果】从土样中分离纯化得到14株典型促生菌,经鉴定分别归属于链霉菌属(Streptomyces)、诺卡菌属(Nocardi)、杆菌属(Bacillus)、中华根瘤菌属(Ensifer)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、固氮螺菌属(Azospirillum)和狭单胞菌属(Stenotrophomonas)。其中菌株B433产吲哚乙酸的能力在培养12 d时达到最大值9.23 mg/L;菌株B351、B453、B546这3株菌株产铁载体的能力较强,其Su>80%,最高可达86.67%,强度为+++++;菌株B541的解磷能力最强,磷酸根的浓度达到9.79 mg/L;菌株B442综合产纤维素酶能力最强为31.86 U/mL;菌株B412淀粉酶活力为16.07 U/mL。【结论】西双版纳保护区植物根际土壤促生细菌种类丰富,且具有较强的广谱促生能力,有潜在的开发价值,本研究可为此地的微生物资源开发提供可靠的菌株资源依据。
2019, 46(11):2886-2899. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181016
摘要:【背景】厌氧消化是我国餐厨垃圾处理的主要方法,微生物在其处理过程中起到关键作用,但是目前对其不同工艺单元微生物群落结构的研究较少。【目的】通过分析各工艺单元的微生物多样性与群落结构,为改进餐厨垃圾资源化处理技术、提高资源利用效率提供科学依据。【方法】采集某餐厨垃圾处理厂油水分离、厌氧发酵、沼渣脱水等3个工艺单元产生的废液样品,采用16S rRNA基因高通量测序技术,研究其菌群组成、丰度、优势菌群及其与环境因子的相关性。【结果】初始油水分离样品中的微生物群落种类相对较少,而经厌氧发酵和沼渣脱水处理后样品中的微生物群落种类较丰富。在门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)在各单元样品中所占平均比例最高,为81.1%,其次为拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi),分别占15.81%和4.59%;在属水平上,相对丰度较高的菌属为乳酸菌属(Lactobacillus)、互营单胞菌属(Syntrophomonas)等。餐厨垃圾处理过程中的部分菌属可能具有资源-环境双重属性,例如在沼渣脱水单元相对丰度高达32.67%的假单胞菌属(Pseudomonas),该菌属中既存在少部分致病菌或条件致病菌,也具有生产聚羟基脂肪酸酯的功能菌。影响各组样品微生物群落组成结构最显著的因子是pH值,其次是总糖的含量。【结论】研究明确了典型餐厨垃圾厌氧消化处理工艺单元的微生物群落结构和多样性,并提出了优化处理工艺、强化资源利用效率的建议。
陈禹竹 , 唐琦勇 , 顾美英 , 朱静 , 刘晓静 , 崔卫东 , 张志东
2019, 46(11):2900-2908. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190020
摘要:【背景】耐盐植物盐爪爪广泛分布于盐碱荒漠区域,其根际存在明显的盐离子富集,形成“盐岛效应”,研究此过程中微生物如何演替和适应,对揭示盐爪爪根际微生物的分布及其耐盐特性、“盐岛”的形成具有重要科学意义。【目的】揭示盐爪爪根际、根区及其周围环境土壤中微生物分布特征,确定不同盐浓度处理对根际微生物Biolog Eco微平板碳源代谢多样性的影响。【方法】采用Biolog Eco微平板技术,对采自新疆和硕地区的盐爪爪根际、根区和环境土壤微生物碳源利用情况进行分析,并采用不同浓度NaCl溶液对盐爪爪根际土壤样品进行稀释加样,评估盐浓度对根际微生物活性及多样性分析的影响。【结果】样品微生物代谢活性总体呈现根际>根区>环境的趋势;随着与根部距离的增加,样品中利用氨基酸、胺类碳源微生物所占比例明显降低,而利用吐温和肝糖等多聚化合物类碳源微生物所占比例明显增加;多样性分析表明,随着与根部距离的增加,Shannon指数(H)随之降低且存在明显差异。不同浓度NaCl溶液对采用Biolog Eco微平板技术分析盐爪爪根际微生物的代谢活性和代谢多样性有着明显的影响,其中采用5% NaCl溶液作为稀释加样液的根际微生物活性最高。【结论】盐爪爪根部微生物组成和分布有着明显的演变规律,且采用Biolog Eco微平板技术分析微生物代谢多样性时需进行培养条件的优化。
刘珊珊 , 刘元元 , 余彬彬 , 成凤凤 , 田文辉 , 祝建波 , 王爱英
2019, 46(11):2909-2918. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181044
摘要:【背景】新疆巴音布鲁克草原为我国第二大高山草原,草原上生长的白蘑(Tricholoma mongolicum Imai)属于口蘑属(Tricholoma)的一种,可形成典型的蘑菇圈。【目的】了解巴音布鲁克草原白蘑蘑菇圈圈上及其两侧土壤真菌的物种组成和群落结构特点,为研究白蘑蘑菇圈的形成与生长及其子实体的发生提供一定的理论依据。【方法】采用Illumina Hiseq平台高通量测序技术研究白蘑蘑菇圈周围土壤真菌的物种组成丰富度和菌群结构多样性。【结果】测定有效序列经注释得到809个操作分类单元(Optical taxonomic unit,OTU),分为5个门、26个纲、79个目、166个科、232个属;蘑菇圈上土壤真菌的物种丰富度、群落结构多样性以及特异性物种均低于圈外及圈内,蘑菇圈上特有真菌物种为Xylodon nothofagi、Agaricales、Phaeococcomyces、Ochrocladosporium adansoniae、Coniochaeta ligniaria、未知子囊菌、Tomentella amyloapiculata、Dothideomycetes、Incertea_sedis_Helotiales。【结论】研究表明白蘑蘑菇圈的形成影响土壤真菌的分布,圈上优势真菌类群对其他真菌类群具有抑制作用,蘑菇圈向外生长可能与微生物群落结构失衡有关。
邹荣松 , 李素艳 , 孟童瑶 , 付冰妍 , 揭阳 , 宗钰容 , 余克非 , 孙向阳
2019, 46(11):2919-2926. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181030
摘要:【背景】为了提高堆肥降解有机废弃物的效率,高效堆肥菌剂成为了研究热点,其中以真菌应用的研究为多,但真菌也有对氧气和底物敏感等缺点,细菌对堆肥的作用开始被研究。本实验室以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为底物,从绿化废弃物堆肥中筛选得到枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis, B. subtilis) BL03,它具有较好的纤维素分解能力,能提高绿化废弃物堆肥中纤维素降解和腐殖质合成的速度。【目的】进一步提高B. subtilis BL03的纤维素酶生产能力。【方法】利用常压室温等离子(Atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变BL03菌,通过CMC-刚果红固体培养基观察水解透明圈,以及液体发酵后检测酶活力的方法进行3轮筛选;通过连续多代培养观察突变株的遗传稳定性;通过梯度温度、pH培养研究突变株发酵的最适生长温度、培养基初始pH;利用正交设计方法研究适合突变株发酵培养的工业级原料配方。【结果】筛选到2株正突变株,酶活力分别提高了69%和72%;连续10代培养稳定,验证了突变株的遗传稳定性;其中酶活力最高的突变株BLA3890最适培养温度为37 °C、培养基初始pH为5.0?6.5,研究得到较经济的发酵培养基配方。【结论】ARTP诱变B. subtilis BL03后得到的突变株BLA1973和BLA3890在绿化废弃物堆肥或其他纤维素降解行业具有进一步研究和应用的价值。
2019, 46(11):2927-2932. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180977
摘要:【背景】由于抗生素的大量使用,导致细菌耐药性越来越强,寻找新的抗细菌感染药物成为研究热点。【目的】克隆表达群体感应淬灭酶,探究其对铜绿假单胞菌毒力及致病性的影响。【方法】利用PCR技术从产群体感应淬灭酶的芽孢杆菌QSI-1基因组DNA中克隆出aiiA基因,将其克隆到表达载体pET30a并导入大肠杆菌E. coli BL21(DE3)中进行诱导表达,通过镍柱亲和层析获得纯化的N-酰基高丝氨酸内酯酶。用不同浓度的淬灭酶作用于铜绿假单胞菌,检测其对铜绿假单胞菌毒力因子产生以及生物膜形成能力的影响;以秀丽隐杆线虫为模型,考察其对线虫感染铜绿假单胞菌存活率的影响。【结果】克隆表达出群体感应淬灭酶,该酶能显著抑制铜绿假单胞菌毒力因子产生和生物膜的形成,并能降低铜绿假单胞菌对感染线虫的致死率。【结论】群体感应淬灭酶可作为一种能高效抑制细菌致病性的物质,为临床治疗细菌性感染提供新的策略。
谢琮琮 , 李至敏 , 王小琴 , 雷国风 , 张伟 , 李志敏
2019, 46(11):2933-2943. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181034
摘要:【背景】蓝藻中生成琥珀酸的三羧酸循环途径与其他物种不同。由于α-酮戊二酸脱羧酶和琥珀酸半醛脱氢酶的存在使得蓝藻的三羧酸循环途径变得完整。琥珀酸半醛脱氢酶催化琥珀酸半醛氧化为琥珀酸,在蓝藻中广泛存在。【目的】克隆、表达和纯化蓝杆藻ATCC51142中cce4228基因编码蛋白,并对其进行生化表征。【方法】以蓝杆藻ATCC51142基因组为模板克隆得到cce4228基因,将其插入到原核表达载体pET-28a上,在大肠杆菌BL21(DE3)细胞中进行异源表达,利用Ni-NTA树脂纯化cce4228蛋白。运用紫外分光光度法和生物信息学方法表征重组cce4228蛋白生化特性。 【结果】构建了pET-28a-cce4228重组表达质粒,重组cce4228蛋白在大肠杆菌中得到可溶性表达,获得了纯度大于90%的cce4228蛋白。酶动力学测试和生物信息学分析结果显示,cce4228蛋白是一个NADP+-依赖型的琥珀酸半醛脱氢酶。【结论】蓝杆藻ATCC51142中cce4228基因编码一个偏好NADP+辅因子的琥珀酸半醛脱氢酶,cce4228蛋白的生化表征结果为进一步深入研究cce4228蛋白的结构功能关系及催化机制奠定了基础。
贾化可 , 张功友 , 陶小买 , 吴东明 , 隆耀航 , 刘红美
2019, 46(11):2944-2951. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190215
摘要:【背景】PilZ结构域是最早发现的环二鸟苷酸(Cyclic diguanylate,c-di-GMP)受体信号分子,与c-di-GMP结合后可以调控目标基因或者蛋白的活性,在细菌的生长过程中发挥着至关重要的作用,而短短芽孢杆菌中PilZ结构域的研究相对缺乏。【目的】挖掘短短芽孢杆菌GZDF3菌株中的PilZ结构域蛋白基因,并进行重组表达,为研究其功能奠定基础。【方法】从Pfam数据库中下载PilZ结构域模型,HMMScan软件扫描GZDF3全基因组序列,在保守结构域数据库(Conserved domain database,CDD)中分析蛋白保守结构域,Protein BLAST比对分析;采用ExPASy在线软件预测蛋白的基本理化性质;构建重组表达载体进行蛋白重组表达。【结果】GZDF3基因中存在5个含有PilZ结构域的蛋白编码基因,其中命名为Gene4836的基因经Protein BLAST比对分析显示其编码糖基转移酶,Gene1423为YcgR超家族蛋白编码基因,Gene1723编码透明质酸合成酶,属于糖基转移酶超家族2,其余Gene2571、Gene2956编码假定蛋白;Gene4836的编码产物分子量为24.08 kD,等电点为6.39,为酸性亲水性蛋白;C端有一个PilZ结构域;0.5 mmol/L乳糖诱导、30 °C培养20 h,表达出一大小约为25 kD的重组蛋白,与生物信息学预测结果相符。【结论】首次对短短芽孢杆菌含有PilZ结构域蛋白编码基因进行原核表达,并成功纯化出重组蛋白,为后续研究其功能奠定了基础。
2019, 46(11):2952-2962. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190363
摘要:【背景】野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv. campestris,Xcc)是十字花科植物黑腐病的致病菌。Xcc中DSF (diffusible signal factor)信号依赖的群体感应系统和RpfB介导的群体感应退出机制均与其致病性密切相关。【目的】分别检测18种氨基酸对DSF-家族群体感应信号分子合成的影响,为研发新型生物防治方法提供思路。【方法】添加不同浓度的氨基酸到ΔrpfC菌株XYS培养体系中,接种后不同时间点取样提取DSF信号分子,利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)分析DSF和BDSF浓度。【结果】18种氨基酸中,甲硫氨酸、色氨酸和胱氨酸能有效降低ΔrpfC菌株培养体系中DSF和BDSF水平,抑制效果与氨基酸浓度密切相关;3种氨基酸对DSF信号分子的抑制作用存在叠加效应;甲硫氨酸、色氨酸或胱氨酸不影响ΔrpfCΔrpfB双突变体菌株中DSF和BDSF水平。【结论】首次发现了甲硫氨酸、色氨酸和胱氨酸通过RpfB诱导Xcc退出群体感应状态。
2019, 46(11):2963-2972. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181049
摘要:【背景】宁夏中部干旱带常年缺水,植被稀疏,土地沙漠化严重,生态环境十分脆弱。土地沙漠化导致土地生产力下降,制约着该区农业的发展,因此,改善宁夏中部干旱带农田生态环境具有重要意义。【目的】为该区土地资源的合理利用开发及干旱区土壤真菌多样性的深入研究提供基础数据和理论依据。【方法】运用Illumina MiSeq高通量测序技术对宁夏中部干旱带农田作物土壤真菌种类进行预测,并对其进行真菌多样性和群落结构的分析。【结果】5个处理中真菌种类均较为丰富,丰富度指数无差异;真菌多样性指数分别以‘张杂谷5号’谷子最高,藜麦的多样性最低,且存在极显著差异。不同作物根际土壤中,子囊菌门(Ascomycota)为最优势菌门,相对丰度为73.00%?89.14%,且远远大于次优势菌门——担子菌门(Basidiomycota,3.9%?16.5%),表现出非常明显的优势;支顶孢属(Acremonium)和裂壳菌属(Schizothecium)为共有的优势菌属。土壤速效磷和土壤碱解氮会对土壤真菌群落结构和功能多样性产生影响,土壤微生物群落结构、功能多样性的变化是土壤理化性质与微生物相互作用的结果。【结论】休闲和种植作物的农田土壤养分均可不同程度的提高,土壤pH降低,真菌群落结构和多样性发生变化。说明合理的土地利用有利于丰富农田土壤微生物群落结构和多样性,改良土壤特性,进而促进该区域土壤生态系统的稳定,提高农田土地资源的合理利用。
2019, 46(11):2973-2984. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180903
摘要:【背景】枸杞是享誉中外的名贵药材,深色有隔内生真菌(Dark septate endophytes,DSE)是枸杞内生真菌的重要组成部分。【目的】从宁夏枸杞栽培品种和野生品种的根系分离获得DSE菌株,研究枸杞DSE的群落组成、物种多样性及在宿主植物内的侵染定殖情况。【方法】从宁夏枸杞栽培园采集栽培品种宁杞1号、宁杞3号、宁杞5号、宁杞6号、宁杞7号、宁杞8号以及野生品种黄果枸杞和黑果枸杞共8个枸杞品种的根系,分离DSE菌株,运用形态学特征、rDNA-ITS序列分析进行菌株鉴定,采用回接试验方法确定DSE真菌。【结果】DSE在枸杞根系能形成大量“微菌核”典型结构。从8个枸杞品种根系中共分离获得DSE菌株279株,分属于18个属,具有丰富的物种多样性。镰刀菌属(Fusarium)为各品种的共有属和优势属,相对频率最高达85%。Monosporascus、蓝状菌属(Talaromyces)和俄氏孔菌属(Earliella)为枸杞内首次报道的DSE。枸杞不同品种中DSE群落物种多样性指数、均匀度指数和Simpson指数差异显著。【结论】DSE在枸杞栽培品种及野生品种中具有丰富的生物多样性,能够与枸杞根系形成良好的共生关系,增强了枸杞对生态环境的适应性。
2019, 46(11):2985-2995. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180947
摘要:【背景】柑橘黄龙病是世界柑橘生产上最具毁灭性的病害之一,主要由候选韧皮部杆菌属亚洲种(“Candidatus Liberibacter asiaticus”,CLas)引起。CLas全基因组测序已经完成,因而该病原菌的基因表达研究和功能验证得以进行。【目的】筛选CLas内参基因并评估其不同侵染时期和在不同品种植物寄主中的表达稳定性。【方法】基于基因功能类别,利用实时荧光定量PCR技术分析23个CLas的候选内参基因相对表达情况(16S rRNA基因作为参照基因)。结合Ct值标准差和geNorm、NormFinder、RefFinder软件,评价内参基因的表达稳定性。【结果】在感染黄龙病不同时期和不同品种的植物寄主样本中,14对引物表现出较强的特异性和稳定性。内参基因稳定性排名:ftsZ>gyrA>rpoB1>ftsA>secA>gap>zapE>gmk2>rpoD>secY>rpoO>ftsW>gmk1>recA,根据geNorm配对变异值Vn/n+1选择稳定性最好的ftsZ和gyrA作为内参基因作进一步评估。以ftsZ+gyrA以及16S rRNA基因分别作为内参基因检测柑橘黄龙病菌致病基因LasΔ5313的表达水平,所得的表达模式相同。【结论】柑橘黄龙病菌中涉及DNA复制和细胞分裂功能的管家基因表达较稳定,在CLas的基因表达研究中可选择ftsZ+gyrA的基因组合作为内参。本研究为后续利用实时荧光定量PCR分析CLas基因表达及研究CLas致病机理奠定基础。
信素华 , 王少辉 , 吴晓君 , 易正飞 , 周栋梁 , 丁铲 , 高崧 , 于圣青
2019, 46(11):3006-3012. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190294
摘要:【背景】鼠伤寒沙门菌(Salmonella typhimurium)是一种重要的人畜共患病原菌,严重危害养殖业及人类健康。调控蛋白在病原菌的生存及感染过程中发挥重要作用。【目的】构建鼠伤寒沙门菌调控基因rtsB缺失株和互补株,分析调控蛋白RstB对鼠伤寒沙门菌生物学特性和致病性的影响。【方法】利用Red同源重组的方法构建鼠伤寒沙门菌SAT52的rtsB基因缺失株,并利用互补质粒构建互补株。然后比较分析野生株SAT52、缺失株?rtsB和互补株C?rtsB的生长特性、运动性、生物被膜形成能力、黏附入侵能力、胞内存活能力及致病性的差异。【结果】缺失rtsB基因不影响SAT52的生长速度,但导致运动能力增强,生物被膜形成能力减弱。细胞感染试验结果表明,rtsB基因有助于鼠伤寒沙门菌对Hela细胞的黏附入侵及RAW264.7细胞内的存活。动物试验结果表明rtsB基因缺失显著降低鼠伤寒沙门菌的致病力。【结论】rtsB基因在鼠伤寒沙门菌感染过程中发挥重要作用,可为阐释鼠伤寒沙门菌的致病机制提供参考。
王文静 , 徐军 , 高海侠 , 李锐 , 王瑞 , 张瑞良 , 李琳
2019, 46(11):3013-3021. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181072
摘要:【背景】沙门菌的多重耐药现象日渐严重,对其耐药机理的研究尤为迫切,双组分系统与细菌耐药性密切相关。【目的】构建鼠伤寒沙门菌baeSR基因缺失株及回补株,探究双组分系统BaeSR对鼠伤寒沙门菌耐药性的影响。【方法】以鼠伤寒沙门菌体外诱导耐药株CR为研究对象,通过自杀质粒pLP12介导的同源重组方法,以氯霉素抗性标记和阿拉伯糖诱导的致死基因vmt进行正、反向双重筛选,获得基因缺失株CRΔbaeSR,并将重组表达质粒pBAD-baeSR转化于CRΔbaeSR构建回补株CR CΔbaeSR。采用微量肉汤稀释法测定11种常见代表药物对野生株、缺失株及回补株的最小抑菌浓度(Minimum inhibitory concentration,MIC),并测定3株菌的生长曲线、运动性及生物膜形成能力。【结果】与野生株相比,环丙沙星(CIP)、恩诺沙星(ENR)、沙拉沙星(SAR)、头孢噻呋(CEF)、庆大霉素(GEN)、阿米卡星(AMK)、安普霉素(APR)对缺失株的MIC值有所下降;缺失株的生长速率稍显缓慢,且最终浓度也相对较低,但并无统计学上的显著差异(P>0.05);缺失株的运动性(P<0.05)及生物膜形成能力(P<0.01)均显著下降。【结论】鼠伤寒沙门菌baeSR基因缺失后,可通过影响其运动性及生物膜形成能力而对抗生素的敏感性产生影响。
唐标 , 张玲 , 常江 , 裘罕琦 , 戴贤君 , 夏效东 , 杨华
2019, 46(11):3022-3029. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181032
摘要:【背景】费格森埃希菌(Escherichia fergusonii)是与大肠杆菌同属、近源的病原菌,目前耐药性鲜有报道。【目的】对在浙江省鸡粪便中分离到的2株费格森埃希菌EFCF053和EFCF056进行耐药性检测和分析。【方法】通过微量肉汤稀释法进行MIC测定,二代高通量测序获得全基因组序列,并通过ResFinder数据库预测获得性耐药基因。利用S1-PFGE和Southern blotting杂交进行质粒和耐药基因的确认。【结果】两种菌均对氨苄西林、庆大霉素、氟苯尼考、磺胺异噁唑、复方新诺明、四环素耐药,其中菌株EFCF056还对粘菌素、头孢噻呋、大观霉素、恩诺沙星、氧氟沙星耐药。预测到耐药基因β-内酰胺类blaTEM-1A、blaCTX-M-65、blaOXA-1、blaTEM-1B、blaCTX-M-55;氨基糖苷类aac(3)-IId、aph(3')-Ia、aph(3'')-Ib、aph(6)-Id、rmtB、aac(6')-Ib-cr、aadA2;粘菌素mcr-1;喹诺酮类qnrS2、aac(6')-Ib-cr、oqxA、oqxB;磷霉素fosA3;大环内酯类mph(A);苯丙醇类catA1、floR、catB3;利福霉素ARR-3;磺胺类sul1、sul2、sul3、dfrA12、dfrA14;四环素类tet(A)。另外,含有mcr-1基因的质粒通过实验证实可发生接合转移。【结论】结果显示费格森埃希菌可能是重要耐药基因存储库,费格森埃希菌与大肠埃希菌要在抗药性流行病学中加以区分,深入研究其MIC频率分布、重要耐药基因mcr-1及ESBL等,保障临床检测的准确性。
2019, 46(11):3030-3039. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180988
摘要:【背景】蛭弧菌有裂解水产养殖中常见致病菌的能力,具有重要的潜在应用价值,但在实际应用中,存在着菌株生长条件与应用环境不相符而导致效果差乃至无效果等问题。因此获得适应范围宽的蛭弧菌甚为关键。【目的】筛选出一株广盐性蛭弧菌以利推广应用;提升蛭弧菌蛭质体密度以利保存。【方法】以枯草芽孢杆菌为宿主,于浅滩水域分离纯化出一株广盐性蛭弧菌;对该广盐性蛭弧菌菌株进行分子生物学鉴定;之后探究其生物学特性及裂解性能,并研究谷氨酸钠、Ca2+和Mg2+、吲哚等影响蛭质体密度的因素。【结果】分离获得一株广盐性蛭弧菌BDN-1,其适宜温度、盐度和pH范围分别为20?30 °C、0.5%?3.0%、6.0?8.5;BDN-1对30株受试菌的裂解率为86.7%,对其中16株受试弧菌裂解率为87.5%;谷氨酸钠、吲哚、Ca2+和Mg2+对BDN-1蛭质体密度有提升作用。【结论】研究结果提供了一株裂解能力强且海淡水均可应用的蛭弧菌菌株,查明了其生物学特性及影响其蛭质体密度的因素,为蛭弧菌的高效利用奠定了基础。
2019, 46(11):3040-3047. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190010
摘要:【背景】噬菌体能够特异性杀死宿主细菌,特别是耐药性细菌,可以作为新型杀菌剂,而关于路德维希肠杆菌噬菌体的研究尚属空白。【目的】分离路德维希肠杆菌噬菌体,并对其生物学特性进行研究。【方法】通过双层平板法分离、纯化、鉴定噬菌体;通过SDS-PAGE电泳分析结构蛋白;通过透射电子显微镜分析噬菌体的形态;通过结晶紫染色法和刚果红平板法分析生物被膜。【结果】以路德维希肠杆菌X20为指示菌从环境样品中分离获得了噬菌体GM20,噬菌斑透明且有较小晕环,直径大小平均为0.47 mm。透射电镜观察显示,噬菌体GM20具有可伸缩尾部,属于肌尾噬菌体科(Myoviridae)。GM20的滴度为7.65′109 pfu/mL,为烈性噬菌体。一步生长曲线结果显示,噬菌体的潜伏期约为15 min,释放量约为164.3 pfu/infection center。进一步分析显示,GM20具有较好的抑菌效果,耐噬菌体菌株突变株平均突变率为1.06′10?5。【结论】烈性噬菌体GM20能够杀死路德维希肠杆菌X20,有可能应用于路德维希肠杆菌感染的预防与控制。
赵光显 , 王佳平 , 刘宇 , 刘军莲 , 李正超 , 王言吉 , 韩延平 , 李勇枝
2019, 46(11):3048-3057. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181035
摘要:【背景】近年来研究发现,失重条件可对一些致病微生物的增殖和毒性产生影响,白假丝酵母菌(Candida albicans)是典型的条件性致病真菌,在太空环境和人体中普遍存在,研究失重条件下白假丝酵母菌的增殖和毒性意义重大。【目的】利用旋转细胞培养系统(Rotary cell culture system,RCCS)模拟失重环境对白假丝酵母菌进行连续传代培养,检测模拟失重环境对白假丝酵母菌增殖情况、毒性以及基因表达的变化。【方法】将白假丝酵母菌接种在旋转生物反应器(High aspect rotating vessel,HARV)中,利用旋转细胞培养系统连续传代培养14 d,然后对菌株进行增殖速率测定、不同pH条件下增殖能力测定、生物膜相对形成能力测定和细胞毒性和动物毒力测定;利用转录组测序技术找出差异表达基因,结合性状分析模拟失重可能对白假丝酵母菌增殖和毒力的影响。【结果】与对照组相比,模拟失重组白假丝酵母菌对数期提前,增殖速率加快,在适宜pH条件下的增殖能力普遍提高,但其生物膜形成能力相对减弱,对LoVo细胞和小鼠的毒性减弱;转录组测序发现,模拟失重组共有280个基因表达差异达1.5倍以上(P<0.05),其中248个上调、32个下调。差异基因经基因功能注释(Gene ontology,GO)和京都基因及基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析发现,相关胞膜形成及细胞分裂基因表达上调,生物膜形成、细胞黏附及共生粘连宿主基因表达下调。【结论】模拟失重环境可引起白假丝酵母菌增殖和毒性水平发生变化,相关改变可为研究失重环境对微生物的影响提供参考。
2019, 46(11):3058-3069. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190578
摘要:【背景】H5N1禽流感病毒可以感染人类导致重症呼吸道感染,致死率高。【目的】研究我中心确认的一例人感染高致病性禽流感H5N1病毒A/Nanjing/1/2015的可能起源及基因组分子特征。【方法】对病人痰液样本中的H5N1病毒进行全基因组测序,使用CLC Genomics Workbench 9.0对序列进行拼接,使用BLAST和MEGA 5.22软件进行同源性比对和各片段分子特征分析。【结果】该株禽流感病毒属于H5亚型的2.3.2.1c家系,其8个片段均与江浙地区禽类中分离的病毒高度同源,未发现有明显的重配。分子特征显示,该病毒血凝素(Hemagglutinin,HA)蛋白裂解位点为PQRERRRR/G,受体结合位点呈现禽类受体特点,但出现D94N、S133A和T188I氨基酸置换增强了病毒对人类受体的亲和性。神经氨酸酶(Neuraminidase,NA)蛋白颈部在49?68位缺失20个氨基酸,非结构蛋白1 (Non-structure protein,NS1)存在P42S置换和80?84位氨基酸的缺失。其他蛋白中也存在多个增强病毒致病力和对人类细胞亲和力的氨基酸突变。对耐药位点分析发现存在对奥司他韦的耐药突变H274Y,病毒对金刚烷胺仍旧敏感。【结论】人感染高致病性禽流感H5N1病毒A/Nanjing/1/2015属于2.3.2.1c家系,禽类来源,关键位点较保守,但仍出现了多个氨基酸的进化与变异使其更利于感染人类。H5N1禽流感病毒进化活跃,持续动态监测不能放松。
2019, 46(11):3070-3075. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181035
摘要:【背景】猪链球菌2型(Streptococcus suis type 2)是危害养猪业重要的病原,给我国养猪业造成了重大的损失,迄今为止仍缺乏猪链球菌2型感染仔猪致脑炎模型,建立合适的模型用于临床药物研发及机制研究为防控该病奠定基础。【目的】构建猪链球菌2型感染仔猪致脑炎模型,通过观察感染仔猪的临床变化、病理学变化、病原分离及PCR鉴定证实模型构建成功。【方法】选取6头健康的三元杂交猪仔猪,随机均分为A、B两组。A组仔猪接种猪链球菌,B组接种生理盐水作为空白对照,观察A组仔猪的临床症状、剖检变化、病理组织学变化。【结果】A组仔猪出现体温升高、精神沉郁、嗜睡以及严重的神经症状,甚至死亡;器官出现严重病变,如脊髓和大脑的神经元细胞的肿胀、坏死、溶解,小脑灰质区浦肯野细胞层和颗粒层见细胞灶状坏死并形成坏死后空腔。【结论】成功构建出猪链球菌2型感染仔猪的脑炎模型。
周栋梁 , 王少辉 , 吴晓君 , 易正飞 , 信素华 , 张耀东 , 丁铲 , 于圣青 , 戴建君
2019, 46(11):3076-3083. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190446
摘要:【背景】禽致病性大肠杆菌(Avian pathogenic Escherichia coli,APEC)可引起禽的大肠杆菌病,严重危害养禽业。V型分泌系统(type V secretion system,T5SS)在APEC感染过程中发挥重要作用。【目的】分析不同致病型大肠杆菌的T5SS在APEC中的分布规律,探讨T5SS与APEC的大肠杆菌进化分群及其他毒力因子的关联性。【方法】根据大肠杆菌的15个T5SS序列设计特异性引物,采用PCR检测T5SS在APEC临床分离株中的分布;分析APEC菌株的系统进化分群及毒力因子分布,探讨T5SS分布和APEC系统进化分群及毒力因子的相关性。【结果】T5SS在APEC临床分离株中广泛分布,其中ydeK和pplfP的分布率最高,分别为98.55%和92.03%;而upaC和pic的分布率均低于10%。系统进化分群结果显示,APEC主要属于A、B1和D进化分群,B2群较少;T5SS分布和进化分群分析发现ehaA、ehaB、pic、vat在D进化分群APEC菌株中分布率较高,而ehaG、ag43/flu、apaC主要分布于A及B1群APEC中。然而,T5SS和APEC其他毒力基因分布无明显的关联性。【结论】T5SS广泛存在于APEC分离株中,且部分T5SS分布与大肠杆菌系统进化分群存在关联性。
2019, 46(11):3084-3090. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181074
摘要:种植体周围炎是发生在骨性结合种植体周围组织的炎症,是由微生物引发的感染性疾病,可引起种植体周围支持组织丧失而导致种植失败。阐明种植体周围炎生物膜的微生物学基础,可为制定相应防治策略提供理论依据。随着测序技术的发展,基于16S rRNA基因的测序分析技术逐渐应用于与口腔种植体相关的微生物学研究,使人们对种植体周围炎生物膜的微生物群落多样性有了更全面的了解,也进一步认识到种植体周围炎和牙周炎菌斑生物膜的微生物结构存在显著差别。本文根据基于16S rRN基因A序列分析技术的最新研究成果,对种植体周围炎菌斑生物膜的微生物学研究进展作一综述。
2019, 46(11):3091-3101. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190015
摘要:肠道菌群在其宿主健康中发挥着各种各样的重要功能。蜜蜂是高度社会化的昆虫,其肠道菌群与大多数昆虫明显不同,由兼性厌氧和微好氧的细菌组成,具有高度保守性和专门的核心肠道微生物群。近年来的研究表明,蜜蜂肠道微生物群在代谢、免疫功能、生长发育以及保护机体免受病原体侵袭等方面起着重要作用,并已证实肠道微生物在蜜蜂健康和疾病中起着重要作用,肠道微生物群的破坏对蜜蜂健康会产生不利影响。本文综述了蜜蜂肠道菌群的特征及菌群定殖研究进展,介绍了蜜蜂的日龄、群体、季节等对蜜蜂肠道菌群定殖的影响,探讨了宿主的功能和新陈代谢对肠道菌群的影响。
2019, 46(11):3102-3109. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190030
摘要:真菌种类繁多,与人类健康、工农业生产和生态系统物质循环的关系非常密切。真菌合成多种性激素、植物激素和动物激素,这些内源激素以及来自动植物产生的外源激素能够被真菌感知,并影响真菌的生长发育、子实体形成、代谢、致病性和共生性等。然而,对真菌激素的合成和信号转导途径,及其起源和进化还知之不多。建立真菌激素学将极大地促进对真菌激素的研究和应用。
2019, 46(11):3124-3132. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180961
摘要:自提出三型分泌系统的概念以来,相关分子机制的研究让人们对其有了更深入的了解。与依赖信号肽分泌途径形成鲜明对比的是,蛋白通过细菌三型分泌系统分泌或者转运时没有可识别的保守信号序列。近期对三型分泌蛋白的研究发现了多种可以引导其分泌的分泌信号。本文分别介绍了细菌三型分泌系统的种类,分泌系统分泌蛋白的种类,并着重阐述了分泌信号的分子特性及其机制,以期为新型抗菌药物的研发提供新的思路。
2019, 46(11):3133-3139. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.181070
摘要:大肠埃希菌Nissle1917,简称EcN,是益生菌中为数不多的革兰氏阴性菌,在临床上主要用于克罗恩病、溃疡性结肠炎等胃肠功能障碍。其机制在于EcN能在人体肠道定殖,并阻止病原菌对肠道黏膜的侵袭,对肠道黏膜屏障具有保护和修护作用。EcN还参与机体的免疫调控,平衡免疫因子的分泌,增强宿主免疫能力,进而缓解和治疗炎症。最进研究发现,EcN具有肿瘤靶向作用,是良好的药物载体,且与化疗药物联用可增强药物抗肿瘤的疗效,为抗肿瘤治疗提供了新的思路。
韩迎亚 , 杨乔乔 , 王倩楠 , 安贤惠 , 刘有华 , 李联泰
2019, 46(11):3140-3147. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180779
摘要:1975年,第一个cDNA的基因组——噬菌体фX174基因组的测序完成,标志着测序时代的开始。1996年以来人类基因组计划的发起极大地推动了测序技术的应用和发展,第二代测序技术也被称为高通量测序技术。而单分子DNA测序技术是最近10年内发展起来的新一代的测序技术,称为第三代测序技术,其中包括单分子实时测序(Single molecule real time sequencing,SMRT)、真正单分子测序和单分子纳米孔测序等技术。SMRT测序技术有超长读长、测序周期短、不需要模板扩增和直接检测表观修饰位点等特点,为研究人员提供了新的选择。本文综述了SMRT测序技术的基本原理、性能以及它在微生物16S rRNA基因、微生物全基因组以及微生物宏基因组测序等方面的应用,并分析了SMRT测序技术在环境微生物应用中的优势以及存在的问题。
2019, 46(11):3164-3170. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190056
摘要:实验教学是地方高校培养应用型人才的关键环节。翻转课堂是以“学生课前自主学习和课上师生互动讨论”为特点的教学模式。本教研室借助网络课程平台,以“食品发酵技术”中的腊肠制作实验为例,通过课前设计任务单,课上问题讨论和小组实验设计,以及课后视频制作等环节,将翻转课堂的理念应用于实验教学改革中。本次教学实践激发了学生自主学习动力和思辨创新能力,获得良好的教学效果,也为教师进行实验教学改革提供了借鉴。