余昌霞 , 陈明杰 , 李正鹏 , 赵妍 , 汪虹 , 杨焕玲 , 奚莉萍
2020, 47(2):665-672. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190261
摘要:【背景】草菇是最具中国特色的食用菌品种之一,其消费量逐年增加,产业发展潜力巨大。液体菌种应用于草菇栽培是其工厂化生产的发展趋势,目前关于草菇液体菌种的研究主要集中在优化配方和生长条件,有关草菇液体菌种培养过程中菌丝活性的研究较少。【目的】研究草菇液体菌种培养过程中的生理活性变化,并确定其培养终点。【方法】对草菇液体菌种培养过程中菌丝体干重、蛋白含量、培养液pH值、糖度、还原糖含量、酶活性等进行测定与分析。【结果】草菇液体菌种在培养84 h后,菌丝干重增长减缓,pH值、糖度、还原糖含量逐渐减少,纤维素酶和半纤维素酶活性逐渐降低,培养96 h后,菌丝体蛋白质含量呈下降趋势,培养液蛋白含量则呈上升趋势。【结论】草菇9715液体菌种培养终点应控制在84?96 h,研究结果可为9715液体菌种应用于草菇工厂化生产提供重要参考。
黄亦馨 , 李晓 , 赵津莹 , 李锋 , 宋浩 , 骆健美
2020, 47(2):351-361. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190288
摘要:【背景】产电微生物的种类和电化学活性机制对微生物燃料电池的产电性能有着重要的影响。【目的】从海水中分离获得一株耐盐产电微生物,研究其产电特性并鉴定种属信息。【方法】以取自南海的海水为接种液启动并运行阳极液中含有不同盐浓度的微生物燃料电池,从富集的阳极生物膜上分离得到一株纯培养的微生物菌株,命名为E-1。通过接种于阳极液中添加不同盐浓度的微生物燃料电池中对其产电特性进行分析,并利用形态学观察、Biolog分析和16S rRNA基因序列比对相结合的方法进行种属鉴定。【结果】菌株E-1在无外源添加和外源添加6.6% NaCl条件下产生的功率密度分别为51.69 mW/m2和26.56 mW/m2,这与其良好的耐盐能力相关。菌株E-1被鉴定为海藻希瓦氏菌(Shewanella algae),表现出多样的底物利用能力,生长的温度范围为25?40 °C,pH范围为5.0?10.0。【结论】这是首次对Shewanella algae种内微生物产电性能及其在微生物燃料电池中应用的报道,丰富了产电微生物的多样性,菌株E-1能够在较高盐浓度条件下表现出良好的产电性能,为微生物燃料电池在海水资源化处理方面的应用提供新的实验材料。
牟丹 , 周家喜 , 张鑫 , 张晓敏 , 张庆明 , 邹晓
2020, 47(2):362-369. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190425
摘要:【背景】烟叶陈化涉及多方面因素的相互作用。【目的】研究烟叶表面可培养微生物群落结构、功能和化学成分之间的联系。【方法】以储存于贵阳库、坛厂库、茅台库的烟叶为研究对象,分别对不同陈化时间的烟叶样品进行微生物分离,采用rDNA条形码技术对微生物优势菌株进行物种鉴定,利用FAPROTAX和FUNGuild数据库分别对细菌和真菌进行功能注释,并结合主要化学成分进行相关分析。【结果】243个烟叶样品中共分离到189株优势细菌菌株和229株优势真菌菌株,其中细菌以芽孢杆菌属(Bacillus)为优势种群,真菌以曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)为优势种群。随着陈化时间的延长,优势种群和优势功能类群比例逐渐降低,主要化学成分与微生物群落变化呈显著相关关系。【结论】微生物功能群通过结构变化推动烟叶陈化进程,同时陈化过程中主要化学成分的变化影响了微生物群落的组成与功能。
2020, 47(2):370-378. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190318
摘要:【背景】海洋独特的环境造就了海洋生物的多样性,海洋沉积物中细菌对海洋环境具有至关重要的作用。【目的】研究陆地土壤和海洋沉积物间细菌群落相似性和差异性,以便更好地认识海洋细菌多样性,深入了解沉积物细菌在海洋环境中的潜在作用。【方法】从中国黄海海域及大连市大黑山脚下分别采集样品,以陆地土壤为对照,采用16S rRNA基因高通量测序技术分析海洋沉积物的细菌群落结构。【结果】海洋沉积物样品中芽孢杆菌纲(Bacilli)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)丰度高于陆地土壤样品;海洋沉积物中亚硝化单胞菌(uncultured bacterium f.?Nitrosomonadaceae)和厌氧绳菌(uncultured bacterium f. Anaerolineaceae)丰度虽低于陆地土壤,但丰度值也均高于1%;样品分类学统计显示酸杆菌门(Acidobacteria)在海洋沉积物和陆地土壤样品中的序列丰度比例都较大,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)在海洋沉积物样品中的序列丰度大于陆地土壤样品。【结论】海洋沉积物细菌多样性可作为海洋环境恢复情况的重要指标,研究为合理开发和利用海洋资源提供理论依据。
李婷 , 张威 , 吴明辉 , 刘光琇 , 陈拓 , 李师翁
2020, 47(2):379-389. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190418
摘要:【背景】微生物在荒漠生态系统中经常面临多重胁迫,包括干旱、高温、UV辐射,这些环境胁迫使得荒漠土壤微生物极易在体内外积累大量的超氧离子或过氧化物,抑制其生长或者直接造成死亡。【目的】荒漠土壤细菌为适应荒漠环境表现出抗氧化特性,作为荒漠生态系统重要组成部分,对其抗氧化特性的研究为荒漠地区抗氧化资源的开发提供科学依据和技术基础,也对荒漠微生物抗氧化机制的挖掘奠定了基础。【方法】利用过氧化氢氧化筛选出两株具有强抗氧化性的荒漠土壤细菌:海床动性微菌AX6 (Planomicrobium okeanokoites AX6)和海洋考克氏菌KD4 (Kocuria marina KD4),通过测定其在过氧化氢条件下的生长曲线、细胞受损程度、抗氧化酶活性以及自由基清除能力,探究荒漠土壤微生物的抗氧化生理生化特征。【结果】两株细菌在低浓度过氧化氢中细胞丙二醛含量显著低于阴性对照大肠杆菌,在1.5 mmol/L过氧化氢中菌株AX6的谷胱甘肽过氧化物酶活性可达108.33 U/mL,同时DPPH、超氧阴离子自由基的清除能力显著升高;此外,在3 mmol/L过氧化氢中菌株KD4的过氧化氢酶活性升高至1.16 U/mL,显著高于阳性对照耐辐射球菌,羟自由基的清除能力也显著升高。【结论】不同荒漠土壤细菌的活性抗氧化酶种类、自由基清除能力存在较大差异,表明荒漠土壤微生物抗氧化过程的多样性。
2020, 47(2):390-400. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190131
摘要:【背景】塑料废物的累积是越来越严重的环境污染问题,其中聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)作为最常用的塑料之一,其生产与消耗量极大。【目的】基于黄粉虫(Tenebrio molitor)幼虫自然取食塑料的现象,探究黄粉虫及其肠道微生物对聚氯乙烯类塑料的生物降解作用。【方法】通过观测黄粉虫取食聚氯乙烯过程的重量变化、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、黄粉虫肠道微生物的筛选和高通量测序等方法研究黄粉虫幼虫及其肠道微生物对聚氯乙烯的降解作用。【结果】研究结果表明:仅以PVC作为碳源类营养来源,每200条黄粉虫为一组,共3组,喂养32 d后,每组平均取食了0.499±0.023 g PVC,黄粉虫平均体重增长0.015±0.002 g。采用傅里叶变换红外光谱检测发现虫粪组分中PVC官能团中的C?C骨架峰明显减弱,表明PVC长链有断裂现象。高通量测序黄粉虫幼虫肠道微生物菌群的结果显示肠道菌群以哈夫尼菌属(Hafnia)、摩根氏菌属(Morganella)、大肠埃希氏杆菌属(Escherichia coli)和未培养肠杆菌属(unclassified Enterobacteriaceae)为优势菌群。肠道菌群中哈夫尼菌属(Hafnia)和摩根氏菌属(Morganella)的丰度分别比常规饲养对照增加了35.20%和16.42%。【结论】证明了黄粉虫及其肠道微生物对PVC塑料具有一定的降解作用,且其肠道菌群中哈夫尼菌属(Hafnia)和摩根氏菌属(Morganella)菌株对PVC的利用效率最高,研究结果为“白色污染”的生物降解提供了科学证据。
赵立君 , 刘云根 , 王妍 , 赵蓉 , 任伟 , 徐鸣洲
2020, 47(2):401-410. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190270
摘要:【背景】高原湖泊的富营养化日趋严重,而湖滨带作为湖泊的保护屏障对外源污染物具有拦截净化等作用,水环境变化则会对底泥细菌产生深刻影响。【目的】探究高原湖滨带底泥细菌群落结构特征及与水体富营养化之间的联系。【方法】基于16S rRNA基因高通量测序技术分析了阳宗海南岸湖滨带8个不同样点的底泥细菌群落结构及多样性,并结合样品水体环境因子,采用主成分分析(PCA)和冗余分析(redundancy analysis,RDA),探讨了水体富营养化对底泥细菌群落结构及丰富度的影响。【结果】湖滨带底泥细菌与水体富营养化程度存在响应关系,在水体富营养化程度高的区域(S3),细菌丰富度较高,操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)高达1 473。反之,在富营养化程度低的区域(S1),细菌丰富度较低,OTU为730。阳宗海南岸湖滨带底泥中主要优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),含有少量的放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes);绿弯菌门(Chloroflexi)与水体富营养化程度具有相关性,在中度富营养化区域,绿弯菌门(Chloroflexi)的比重高达44.1%,而在轻度富营养化区域绿弯菌门(Chloroflexi)的比重仅为15.6%。通过环境因子分析发现,阳宗海湖滨底泥细菌受总磷(TP)、叶绿素a (chla)和总氮(TN)影响较强。【结论】研究结果明确了高原湖泊湖滨带底泥细菌种群的结构、变化特征及其对于水体富营养化的响应,加深了高原湖泊底泥细菌的了解,为高原湖泊水体富营养化的防治提供理论基础。
2020, 47(2):411-419. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190448
摘要:【背景】高通量测序分析作为深入了解环境微生物群落组成的重要方法,已成为植物内生真菌多样性研究的有效手段,然而由于引物的扩增差异,采用不同引物可对实验结果分析造成影响。同时,盐角草作为世界上最耐盐的植物之一,存在着多种功能性的内生真菌,而较为全面介绍其内生真菌组成和多样性的报道鲜见。【目的】为了揭示盐角草内生真菌的多样性,解析不同扩增引物对内生菌多样性分析的影响。【方法】分别采用真菌高通量测序常用引物对ITS1-5F、ITS1-1F、ITS2对采自乌鲁木齐达坂城盐湖的盐角草内生真菌进行扩增,开展其内生真菌OTU的分析。【结果】通过不同引物对扩增并测序共获得102个盐角草内生真菌OTU,涉及真菌界8个门和未分类菌群,其中子囊菌门(Ascomycota)占绝对优势,其次为担子菌门(Basidiomycota);在属层次上,盐角草内生真菌共涉及64个属及20个未分类属,其中Alternaria、Cladosporium、Podospora等3个属为盐角草内生真菌优势菌群。对不同引物对扩增测序结果分析表明,不同引物对扩增对分析内生真菌OTU数量和种类具有明显的影响,在全部所得的102个OTU中,ITS1-5F引物对获得44个OTU、ITS1-1F引物对获得55个OTU、ITS2引物对获得25个OTU,但以上3对引物扩增均检测到的OTU数仅为5个。物种组成和多样性分析表明,内生真菌多样性分析中采用以ITS1-1F为主,ITS1-5F为辅的分析策略,可较为全面地展现内生真菌的多样性。【结论】盐角草存在较为丰富的内生真菌资源,不同扩增引物对高通量分析盐角草内生真菌组成和分布具有明显的影响。
2020, 47(2):420-430. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190364
摘要:【背景】近年来,聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(polylactide/polybutylene adipate- co-terephthalate,PLA/PBAT)可降解地膜得到了广泛的使用,然而材料使用对土壤微生物的影响却鲜有报道。【目的】以新疆土壤为例,研究PLA/PBAT地膜的使用对土壤中微生物群落结构的影响;并从土壤中筛选可降解PLA/PBAT的菌株,为土壤环境的原位修复提供技术支持。【方法】采用高通量测序的方法对比使用PLA/PBAT地膜前后土壤中细菌群落的结构变化;采用筛选培养基从土壤中分离、鉴定PLA/PBAT的降解菌,通过改变不同培养条件研究菌株降解效果。【结果】使用PLA/PBAT地膜后,土壤中酸杆菌门、芽单胞菌门的相对丰度上升,变形菌门、放线菌门的相对丰度下降,这可能是地膜降解过程中其中间产物对土壤pH及微生物的抑制作用所致;并从土壤中分离出一株PLA/PBAT降解菌XJ11,初步鉴定为Delftia tsuruhatensis,在外加1.5%胰蛋白胨的PLA/PBAT (规格1 cm×1 cm×0.05 cm)筛选培养基中,接种菌液1 mL,在pH为7.2、37 °C、130 r/min的条件下,7 d内PLA/PBAT的降解率可达6.87%。【结论】PLA/PBAT地膜的使用可以改变土壤细菌群落结构,从环境中筛选出高效的PLA/PBAT降解菌成为解决地膜污染的有效措施。
李宁杰 , 兰琪 , 陈中维 , 刘洁 , 吴磊 , 王敦球 , 张浩 , 黄小霞 , 潘莉 , 陈一聪 , 覃业维
2020, 47(2):431-439. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190375
摘要:【背景】传统絮凝剂的使用会带来安全和环境污染方面的问题,而微生物絮凝剂具有无毒、无二次污染、易生物降解的优点,因此寻找高效廉价的微生物絮凝剂具有重要意义。【目的】研究黄孢原毛平革菌BKMF-1767产生的胞外多糖絮凝剂的絮凝特性及机理。【方法】使用高岭土进行PCF-1767的絮凝活性测定,分析絮凝剂获取时间、Ca2+浓度、投加量、pH、温度对絮凝效率的影响,并测定PCF-1767的热稳定性。测定絮凝剂的单糖组成、糖苷键连接类型、多糖分子量、zeta电位变化、对絮体形态观察,探讨了PCF-1767的絮凝机理。【结果】培养6–12 d获得的PCF-1767的絮凝活性良好;7 d絮凝剂要获得较好的絮凝效率至少需加入2 mmol/L Ca2+作为助凝剂,最佳投加浓度为0.75–1.35 mg/L,最适pH为3.0?9.0,对温度高于50 °C的废水絮凝活性逐渐降低,经过沸水浴处理3 h后的絮凝活性几乎不变。PCF-1767中多糖的一级结构主要由葡萄糖以→4)Glup(1→的方式连接,多糖分子量随培养时间的延长而增大,变化范围为9.897×105–2.126×106 Da。结合Zeta电位变化与絮体显微图像分析表明其絮凝机理主要为吸附架桥和卷扫作用,而非电荷中和作用。【结 论】PCF-1767具有很高絮凝活性,其用量低、适用条件广、热稳定性高,是一种非常具有应用前景的絮凝剂。
刘明艳 , 马嘉晗 , 李瑜 , 刘文霞 , 秦鸿娟 , 高配科
2020, 47(2):440-449. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190251
摘要:【背景】16S rRNA基因测序是当前研究微生物群落组成及其分布的重要手段。【目的】揭示16S rRNA基因高变区V4 (515?806)和V3?V4 (338?806)及测序深度(1?2万条和10万条)对油藏微生物细菌群落组成和多样性分析的影响。【方法】所用油水样细菌16S rRNA基因拷贝数为(6.51±0.56)×108/L,16S rRNA基因V4区测序使用Illumina MiSeq PE250测序平台,V3?V4区测序使用MiSeq PE300测序平台。【结果】测序深度达到1?2万条时,V4和V3?V4区测序文库覆盖率均达到99.6%以上,且具有较好的可重复性;V4区测序深度为1?2万和10万时,菌群α多样性指数受测序深度影响不显著;与V4区测序相比,同样测序深度(1?2万)下,V3?V4区测序获得的菌群α多样性指数有所降低。V4测序1?2万与10万获得的菌群中几乎未出现显著性差异微生物类群;同样测序深度(1?2万)下,V4与V3?V4测序相比,优势微生物类群Epsilonproteobacteria (51.37%:64.23%)和Deltaproteobacteria (17.96%:11.40%)相对丰度表现出显著差异。【结论】测序深度达到一定水平,增加测序深度会一定程度上影响菌群α多样性指数,对菌群β多样性分析的影响十分有限;同一测序深度下,V4区与V3?V4区测序获得的细菌菌群α多样性指数明显不同,部分优势微生物类群的相对丰度值之间具有显著性差异。鉴于测序读长的提升和测序成本降低,与V4区测序相比,V3?V4区测序在更低的测序深度下文库覆盖率更高,可提供更多用于反映物种亲缘关系的16S rRNA碱基信息,本文认为V3?V4区测序可作为当下菌群分析的首选区域。
侯娟 , 李俐珩 , 张海若 , 李玫锦 , 陈鹏宇 , Maurycy Daroch
2020, 47(2):450-458. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190304
摘要:【背景】碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CAH)因其高效催化CO2转化为HCO3–的能力成为当今碳减排工艺中的研究热点,但因工厂烟道气的温度较高,因此寻求热稳定性高的嗜热碳酸酐酶是碳酸酐酶仿生学固碳的关键所在。【目的】克隆嗜热蓝细菌Thermosynechococcus elongatus PKUAC-SCTE542和Synechococcus lividus PCC6715的碳酸酐酶基因Ecah、Pcah,实现其在大肠杆菌细胞中异源高效表达,并进行初步酶学性质研究。【方法】利用PCR技术获得碳酸酐酶基因cah,构建重组基因工程菌BL21-_pETM11_CAH,利用IPTG诱导方法高效表达蛋白,表达产物(CAH)经Ni-Agarose亲和层析柱纯化后,进行酶学性质研究。【结果】从E542、PCC6715中克隆得到大小均为534 bp的碳酸酐酶基因,以CO2为底物,酶催化CO2水合的活性分别为42.6 WAU/mg-protein、47.6 WAU/mg-protein。碳酸酐酶ECAH 50 °C处理30 min后,酶活提高了8%,而PCAH却下降了10%。Zn2+、磺胺对两种碳酸酐酶有显著抑制作用,Ca2+对ECAH有轻微激活作用,对PCAH无显著抑制作用。【结论】E542嗜热蓝细菌表达的碳酸酐酶比PCC6715的热稳定性强,符合处理工业高温点源烟道气的CO2的基本要求,丰富了碳减排的嗜热碳酸酐酶基因库。
周凯强 , 李志洪 , 覃书漫 , 巫新月 , 汤千千 , 王紫莹 , 陈安均 , 张志清 , 申光辉
2020, 47(2):459-468. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190359
摘要:【背景】由青霉菌引起的软腐病是余甘子采后贮藏期的主要病害,造成了经济损失严重。【目的】筛选对余甘子软腐病菌具有良好拮抗效果的放线菌菌株,并初步评价拮抗菌无菌发酵液的防治效果。【方法】以Penicillium choerospondiatis DQ23为指示菌,采用琼脂块法结合生长速率法进行拮抗菌株的筛选,并采用形态学特征、生理生化特性结合16S rRNA基因序列进行分类鉴定,并采用浸果法初步测定其无菌发酵液对余甘子软腐病发生及果实贮藏品质的影响。【结果】菌株SC-15对青霉P. choerospondiatis DQ23有较强的拮抗作用,拮抗圈直径为18.70 mm,20%无菌发酵液对软腐病菌的抑制率可达87.8%。根据菌株形态学和生理生化特性,结合16S rRNA基因序列分析将菌株SC-15鉴定为维及尼链霉菌Streptomyces virginae。菌株SC-15无菌发酵液能降低余甘子的腐烂率和腐烂指数,延缓可溶性固形物和可滴定酸的降低,其中75%发酵液浸果效果最好,贮藏8 d后,果实腐烂率为53.3%,果实腐烂指数为35.2%,可溶性固形物为4.8%,可滴定酸为6.25 mg/g。【结论】菌株SC-15可有效防治余甘子采后青霉软腐病的发生,具有一定的应用价值。
2020, 47(2):469-480. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190352
摘要:【背景】杜仲黑斑病菌(Pestalotiopsis trachicarpicola)是引起杜仲黑斑病的新病原,当前尚未见生防菌对其产生拮抗作用的报道。【目的】从杜仲健康叶片上分离筛选出对P. trachicarpicola DZHBB-1拮抗效果最好的生防芽孢杆菌(Bacillus sp.),利用16S rRNA基因结合蛋白质编码基因,实现对该菌株的快速准确鉴定。【方法】采用稀释分离法从健康杜仲叶片上分离菌株,通过平板对峙实验和生长速率法进行筛选,联合16S rRNA、gyrA、gyrB基因序列构建系统发育树分析,结合形态学特征及生理生化特性鉴定目标菌株,盆栽试验验证其对杜仲黑斑病的防治效果。【结果】总共分离得到62株芽孢杆菌,初筛出14株对病原菌有较好生防效果的菌株,复筛结果证明菌株J1拮抗效果最好且稳定,抑制率达到66.67%,16S rRNA、gyrA、gyrB基因序列系统发育树分析结果综合显示,菌株J1为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。盆栽试验结果显示,该菌能有效防治杜仲黑斑病的发生,防治效果均超过57%。【结论】该菌株具有防治P. trachicarpicola引起相关植物病害的生防潜力,16S rRNA、gyrA、gyrB基因联合鉴定芽孢杆菌,可为快速准确地鉴定芽孢杆菌及其近缘种提供借鉴方法。
杨宇纯 , 肖梅 , 刘呈雄 , 程凡 , 刘士平 , 薛艳红
2020, 47(2):481-489. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190314
摘要:【背景】柑橘是我国南方农村地区的一种重要经济作物,每年因采后真菌感染导致大量柑橘腐烂和劣变,造成了巨大的经济损失,严重影响柑农的积极性。【目的】丝状真菌SG-4对柑橘采后致腐菌橘青霉(Penicillium citrinum)和指状青霉(Penicillium digitatum)具有很强的拮抗作用,为明确其抑菌的物质基础,对该菌进行了生物学鉴定和活性成分分析。【方法】将SG-4菌株的核糖体DNA的内转录间隔区进行测序,结合菌株形态进行鉴定;对其菌体相和培养液进行抑菌活性追踪,利用醇沉淀和反相高效液相色谱分离得到主效物质,通过高分辨质谱和核磁共振等波谱分析方法确定结构;采用离体的牛津杯抑菌圈法和柑橘的体内接种试验来评价其抑菌活性;通过液相分析测定了活性物质在发酵液中的含量。【结果】分子和形态鉴定表明SG-4是一株草酸青霉(Penicillium oxalicum),其抑制柑橘采后致腐菌的活性物质位于培养液的水相提取物中,且具有强极性。进一步研究表明其活性成分为一种新型线性醇溶五肽,含3个具羟基的氨基酸,并且富含甲基化修饰,构成寡肽的第一个氨基酸为β-氨基丁酸(beta-aminobutyric acid,BABA),其结构为O-Me-BABA-N-Me-Thr-Thr-N- Me-Val-Ser。该五肽对柑橘致腐菌的抑制效果明显优于正对照,且在培养液中的初始含量为90 mg/L,达到了工业化生产的水平。【结论】来自于草酸青霉的新型线性五肽具有较强的拮抗柑橘致腐菌的作用,其结构和活性在国内外均属首次报道,未来可作为抑制真菌的抗生素在农业、食品领域进行开发。
赵雅 , 张岱 , 杨志辉 , 朱杰华 , 赵冬梅 , 薛雪
2020, 47(2):490-499. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190496
摘要:【背景】贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis) HN-Q-8菌株是本实验室前期获得的能有效拮抗立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的生防细菌。【目的】明确贝莱斯芽胞杆菌HN-Q-8菌株的抑菌活性物质。【方法】采用菌丝生长速率法检测其发酵液对5种马铃薯病原菌的拮抗能力以及稳定性,利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术对HN-Q-8菌株活性物质进行鉴定。【结果】HN-Q-8菌株对立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、尖镰孢菌(Fusarium oxysporum)、茄链格孢(Alternaria solani)和致病疫霉(Phytophthora infestans)具有良好的抑菌活性,抑菌率可达50%?90%。发酵液分别经紫外照射35 min、自然光照射10 h以及100 °C高温处理后,相对抑菌率分别为74%、92%和98%;发酵液的抑菌活性不受胰蛋白酶和蛋白酶K的影响;但不耐强酸、强碱,其适宜pH为4.0?10.0,表明HN-Q-8菌株活性物质具有良好的稳定性。活性成分能使立枯丝核菌菌丝形态畸形扭曲,从而抑制立枯丝核菌的生长,经鉴定活性物质为丰原素(fengycin)和表面活性素(surfactin)。【结论】贝莱斯芽胞杆菌HN-Q-8菌株发酵液具有较好的稳定性和较强的抑菌活性,具有良好的开发价值和应用前景。
古丽尼沙·沙依木 , 张志东 , 杨波 , 章世奎 , 唐琦勇 , 宋素琴 , 朱静 , 郭春苗 , 顾美英
2020, 47(2):500-511. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190494
摘要:【背景】目前苹果树内生细菌的研究较多,但对不同品种苹果树内生细菌群落多样性分析比较的相关报道还较少。【目的】通过分析比较新疆本地和吉尔吉斯斯坦引进的8个不同品种苹果树内生细菌群落多样性的差异,可以充分挖掘其蕴含的丰富微生物资源。【方法】采用MiSeq高通量测序技术分别测定不同品种苹果树内生细菌群落16S rRNA基因V3?V4区序列并进行生物信息学分析。【结果】不同品种苹果树中获得的V3?V4区有效序列数在61 487?71 583条之间,聚成24?92个操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU),Shannon指数和Simpson指数分别在0.729?1.177和0.265?0.457之间,新疆本地品种的苹果树内生细菌种类和多样性高于吉尔吉斯斯坦品种。内生细菌种群分析结果表明,变形菌门和放线菌门的OTU总计分别覆盖了不同品种苹果树内生细菌的61.16%?97.08%,为苹果树的主要优势细菌门。优势细菌属数目、组成及其丰度随苹果品种的不同而有所差异。马赛菌属(Massilia)和节杆菌属(Arthrobacter)的总丰度最高,其丰度分别在6.06%?71.37%、1.29%?17.86%之间,且优势细菌属中存在具有一定促生抗逆或与降解环境有毒有害物质相关的有益功能性状的微生物类群。群落功能预测分析初步显示不同品种的苹果树内生细菌群落功能有所差异,新疆本地品种微生物群落的功能信息多于吉尔吉斯斯坦品种,主要体现在化能异养、需氧化能异养、尿素分解、砷酸盐解毒和异化砷还原等功能方面。此外,这8个品种苹果树内生菌中可能还存在大量的未知属,其范围在13.74%?69.60%之间。【结论】不同品种苹果树内生细菌群落多样性较为丰富,种群组成和功能存在较大差异,且潜在分类信息也给新的微生物资源挖掘和功能分析提供线索,值得进一步研究。
曾喻兵 , 周雪珂 , 江朝源 , 彭珂楠 , 杨泽晓 , 朱玲 , 徐志文
2020, 47(2):512-521. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190301
摘要:【背景】随着竹鼠养殖业不断发展,人工养殖技术的限制导致细菌性疾病不断发生,其中大肠杆菌病成为防治的重点。【目的】分离导致四川绵阳某规模化竹鼠养殖场竹鼠死亡的病原菌,对病原菌进行遗传进化分析和耐药情况分析,为竹鼠细菌性疾病防治提供案例支撑。【方法】采用形态学观察与16S rRNA基因序列分析对病原菌进行鉴定,并进行病理组织学观察、遗传进化分析、药敏试验和耐药基因分析。【结果】从竹鼠肝脏中分离到一株致病性大肠杆菌,病理组织切片可见肺脏、肝脏、肾脏病变严重,脾脏组织病变程度不大;药敏试验表明该株大肠杆菌对丁胺卡那霉素、庆大霉素、大观霉素、氨苄西林、头孢他啶、头孢吡肟、头孢噻肟、多粘菌素、四环素、多西环素等10种药物高度敏感,对左氧氟沙星、诺氟沙星、恩诺沙星、新霉素、红霉素、氟苯尼考、复方新诺明等7种药物耐药;该菌携带氨基糖苷类耐药基因[aac(3)-II、aph(3′)-II]和氯霉素类耐药基因(cmlA、floR)。【结论】该竹鼠养殖场疾病由致病性大肠杆菌导致,该株致病性大肠杆菌携带氨基糖苷类耐药基因和氯霉素类耐药基因。
吴建绍 , 陆振 , 杨求华 , 朱志煌 , 周宸 , 林克冰 , 葛辉
2020, 47(2):522-531. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190234
摘要:【背景】2016年6月福建省海水鱼类苗种繁育科研中试基地养殖的双斑东方鲀出现皮肤溃烂症,病鱼特征为:游动缓慢,停止摄食,口角、表皮、鳍条溃烂,肾脏、脾脏充血严重。【目的】对发生皮肤溃烂症双斑东方鲀病原进行鉴定,以期为该疾病有效防治提供技术支撑。【方法】从濒死病鱼肾脏、脾脏和病灶部位肌肉组织分离出优势菌株,经人工肌肉注射感染证实其为致病菌。经菌株形态学、生理生化特征分析、16S rRNA基因序列分析和系统发育树构建等手段综合鉴定并进行药敏分析。【结果】从患病鱼体脾脏分离得到一株优势菌株SBDFT-1#,人工感染实验证实为致病菌。结合形态、生理生化和分子生物学鉴定确定该菌为哈维氏弧菌(Vibrio harveyi),该菌为革兰氏阴性菌,极生单鞭毛,呈短杆状,菌体大小0.9×2.0 μm。该菌株在2216E平板培养基菌落呈乳白色,边缘透明,中间凸起;在TCBS培养基菌落呈黄色,边缘整齐,中央隆起。该菌对苯唑西林、头孢噻肟、氧氟沙星、链霉素、复方新诺明、多粘菌素B等14种抗生素敏感,对氨苄西林、青霉素、四环素、麦迪霉素等9种抗生素耐药。【结论】哈维氏弧菌是海水养殖经济鱼类的常见致病菌,但从患病双斑东方鲀体内分离出属首次报道,对防治双斑东方鲀皮肤溃烂症具有积极的指导意义。
2020, 47(2):532-541. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190376
摘要:【背景】丝氨酸蛋白酶在木霉菌生物防治过程中发挥重要作用。【目的】研究绿木霉丝氨酸蛋白酶S8/S53超家族基因信息及其生物学功能,进而为该蛋白酶生防制剂的开发及基因改造提供理论支持。【方法】通过生物信息学分析方法,从绿木霉Gv29-8基因组中鉴定出23个丝氨酸蛋白酶基因,以少孢节丛孢菌ATCC 24927基因组中鉴定的4个丝氨酸蛋白酶基因作为对照,对这27个丝氨酸蛋白酶基因的特性、蛋白结构、进化地位、功能等进行预测分析。【结果】27个基因结构差异较大,编码的蛋白具有典型的丝氨酸蛋白酶催化三联体结构,属于S8/S53超家族,分为6个亚家族,同一亚家族的蛋白酶保守区长度相近,相似性较高,催化残基附近序列比较保守。系统进化分析显示,同一亚家族丝氨酸蛋白酶聚为一类。【结论】绿木霉和少孢节丛孢菌的部分丝氨酸蛋白酶基因在结构和蛋白性质上相似性强,亲缘关系较近,均属于S8_PCSK9_ProteinaseK_like亚家族,推测绿木霉与少孢节丛孢菌该亚家族的丝氨酸蛋白酶具有相似的功能,可抑制植物病原真菌和降解线虫体壁。
2020, 47(2):542-551. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190492
摘要:【背景】大肠杆菌(Escherichia coli)由于生长性能优良、遗传背景清楚、遗传操作手段成熟,是合成β-法尼烯的合适生产菌,但其合成β-法尼烯的产量目前仍不能满足工业化生产的需求。【目的】通过诱变筛选技术选育β-法尼烯高产突变株。【方法】采用常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变技术和紫外线照射对出发菌株大肠杆菌EC-16进行复合诱变,并以异戊烯焦磷酸耐受性为选择压力进行平板初筛,之后进行摇瓶复筛,最后进行发酵罐验证。通过连续多代培养筛选到的高产突变菌株,观察其遗传稳定性。【结果】经复合诱变选育筛选出一株β-法尼烯高产突变株E. coli HVK-9,其产量高达22.1 g/L,相比出发菌株提高了168.74%。【结论】采用ARTP-紫外复合诱变,再结合异戊烯焦磷酸抗性筛选的集成方法,使得诱变菌株的正突变率大大提高,可以有效地提高诱变菌株的β-法尼烯产量。突变株HVK-9作为工业化发酵生产菌种具有较好的遗传稳定性,为β-法尼烯的工业化生产和应用奠定了良好的基础。
郭玉华 , 舒雪纯 , 张影波 , 官玲亮 , 于福来 , 元超
2020, 47(2):552-561. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190493
摘要:【背景】植物内生真菌是天然活性小分子的重要来源,但由于种类繁多,导致寻找结构新颖、活性强的化合物非常困难,重复分离已成为制约新型药源小分子发掘的瓶颈。【目的】综合各种技术,快速寻找目标活性次生代谢产物。【方法】通过对菌株分子鉴定、天然产物词典(dictionary of natural products,DNP)数据库检索、超高效液相色谱-电喷雾-质谱(ultra performance liquid chromatography- quadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTof-MS)分析、滤纸片法抑菌实验和色谱技术跟踪获得活性单体化合物。运用质谱和单晶衍射技术对化合物结构进行鉴定,96孔板法对单体化合物进行活性评价。【结果】分离鉴定出11株艾纳香内生真菌,筛选出一株各方面表现良好的艾纳香内生菌菌株Diaporthe sp.,从其大米培养基中获得一个单体化合物cytochalasin H,活性评价显示其对枯草芽孢杆菌具有很好的抑制活性,MIC值为32 μg/mL。【结论】将多种筛选技术相结合的方法应用于艾纳香内生真菌活性代谢产物的发掘,为快速寻找活性先导化合物提供了很好的借鉴。
2020, 47(2):562-570. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190321
摘要:【背景】血栓性疾病发病率逐年递增,发病人群呈现低龄化趋势,严重地影响着人们的身心健康。因此研发高效、安全、特异性强的溶栓药物具有重要的意义,是血栓性疾病预防与治疗研究领域的热点。【目的】对冬虫夏草菌丝固态培养过程中产生的纤溶酶进行分离纯化,并对纯化的纤溶酶进行酶学性质分析。【方法】通过硫酸铵盐析、阳离子交换色谱和Superdex 75凝胶过滤色谱分离纯化虫草纤溶酶。采用Bradford法测定样品中总蛋白质浓度,纤维蛋白平板法测定纤溶酶活性,Native-PAGE检测纯度,SDS-PAGE测定相对分子量。【结果】在固态培养中冬虫夏草菌丝可以产生至少两种纤溶酶,分别命名为OSP-1和OSP-2。纯化后OSP-1比活力达到4 186.25 U/mg,纯化倍数为41.69倍。OSP-1由两个亚基构成,相对分子量分别为27.60 kD和23.83 kD,是一种丝氨蛋白酶。酶学性质分析表明,该酶最适作用温度为40 °C,最适pH为4.0。Cu2+可促进OSP-1酶活,而Zn2+会抑制酶活。除了具有较高的纤溶酶活性,OSP-1还可发挥激活纤维蛋白酶原的作用。在水解纤维蛋白原的过程中,该酶可依次降解γ、Aα、Bβ链。【结论】研究发现的OSP-1具有开发成新型溶栓药物的潜力。
陈章 , 汪清峰 , 刘晓露 , 何长生 , 魏建忠 , 孙裴 , 刘雪兰 , 李郁
2020, 47(2):571-582. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190362
摘要:【背景】副猪嗜血杆菌(Haemophilus parasuis,HPS)是猪革拉瑟氏病(Gl?sser’s disease)的病原体,由于长期使用抗生素产生的耐药性以及灭活疫苗缺乏交互免疫保护力,目前对该病无法形成有效防控。【目的】了解安徽地区副猪嗜血杆菌血清型、基因型及耐药性特征,为猪革拉瑟氏病的有效防控提供科学依据和技术支撑。【方法】针对2008–2017年安徽地区分离的44株HPS,利用PCR反应鉴定血清型,应用多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST)进行基因分型,通过微量稀释法测定最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)。【结果】44株HPS共检测出6种血清型(1、4、5、7、13、14),血清型4型和13型为优势血清型,各占40.91%;9种ST型(ST241、ST267、ST268、ST269、ST270、ST271、ST272、ST273和ST274)中ST267和ST268为优势基因型,各占40.91%;对庆大霉素、青霉素的敏感率分别为100%和93.2%,86.4%的分离株呈现多重耐药,耐药谱型有33种,其中以甲氧苄啶/磺胺甲噁唑-四环素构成比最大,为42.4%。【结论】安徽地区HPS流行血清型和基因型呈现多元化,具有较高的遗传异质性,多重耐药现象严重,血清型、ST型与耐药性之间无明显相关性。
尹珺 , 马安周 , 宋茂勇 , 种国双 , 庄绪亮 , 庄国强
2020, 47(2):583-593. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190464
摘要:合成微生物体系作为自下而上构建的人工合成微生物群落,相比于自然微生物群落具有复杂度低及可控性、可操作性强等特点。其作为新兴的生物技术,综合借鉴了合成生物学、系统生物学、生物进化等知识,通过合理的设计、规划与调控,成为研究微生物生态学理论的实验平台,以及验证已知理论的微生物系统。本文首先简单介绍了合成微生物体系的概念及其由来,阐述了其基本构建原则,随后介绍了其生态学理论基础,并总结概括了近年来的实际应用,最后提出合成微生物体系的发展前景,包括需要设计构建更为复杂的人工合成微生物群落,以及优化生态模型。
谢春芳 , 于瑞嵩 , 董世娟 , 司伏生 , 陈冰清 , 王剑 , 马进雯 , 李震
2020, 47(2):594-605. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190311
摘要:冠状病毒是常见的感染人类和动物并造成健康危害的主要病原性微生物之一,冠状病毒感染细胞后,细胞产生免疫应答,病毒为了在细胞内转录翻译和装配下一代,应对细胞免疫应答的同时,还参与到许多细胞活动中,当细胞特定受体与病毒蛋白结合后,细胞即启动凋亡程序。冠状病毒的许多蛋白在细胞凋亡程序中起促进或抑制凋亡的不同作用,如病毒S蛋白与细胞膜死亡受体作用诱导细胞启动外在凋亡途径,病毒感染细胞后产生的M、S蛋白引起细胞内质网应激、Ca2+失衡,诱导细胞启动内在凋亡途径,而E蛋白则抑制细胞凋亡的发生。本文综述了冠状病毒对侵染细胞的促凋亡或抑制凋亡作用及其作用机制,通过了解病毒不同蛋白在各种凋亡途径中的不同作用,希望为人工干预调控细胞研究提供思路,为冠状病毒感染防控提供理论支持。
2020, 47(2):606-614. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190257
摘要:巴斯德毕赤酵母是一种重要的蛋白表达系统,基因编辑技术作为代谢工程的基本工具,对于毕赤酵母的代谢改造十分重要。近十年基因编辑技术发展迅速,除传统的同源重组和Cre/loxP重组外,相继出现了许多新的基因编辑技术,例如ZFN、TALEN和CRISPR/Cas9等,这些技术的出现使基因编辑更加简便高效。本文对毕赤酵母中传统和新型基因编辑技术的原理应用和研究进展进行了简要综述,并结合相关领域的发展对毕赤酵母基因编辑技术的发展进行了展望。
李晓涵 , 郝建华 , 郭姣梅 , 王伟 , 孙晶晶 , 刘均忠
2020, 47(2):615-622. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190295
摘要:环糊精葡萄糖基转移酶(cyclodextrin glycosyltransferase,CGTase)酶法合成环糊精是目前生产环糊精的主要方法。本文介绍了用于生产环糊精葡萄糖基转移酶的几种工程菌株:大肠杆菌、枯草芽孢杆菌以及毕赤酵母,其中大肠杆菌是目前应用最广泛的用于表达CGTase的表达系统。除此之外,本文还总结了高效表达环糊精葡萄糖基转移酶的有效策略:选择合适的表达载体、启动子以及信号肽,以及密码子优化和分子伴侣共表达,以期为在相关CGTase研究领域开展研究提供参考。
2020, 47(2):623-633. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190296
摘要:珊瑚礁生态系统是热带海洋最突出、最具代表性的生态系统,具有极高的生态价值和经济价值,然而由珊瑚疾病引起的珊瑚礁退化已经成为珊瑚礁生态系统的主要威胁之一。许多微生物(主要包括细菌、真菌、病毒)被认为与珊瑚疾病发生密切相关,确定珊瑚疾病的病原并建立其快速诊断的方法是开展珊瑚疾病流行病学调查和制定防控措施的必由之路。本文主要综述珊瑚疾病的病原微生物及其分子诊断技术的研究进展。
陈文峰 , 文莹 , 王磊 , 王颖 , 陈芝 , 宋渊 , 李宝珍 , 李颖
2020, 47(2):634-640. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190338
摘要:自2017年起,中国农业大学将微生物学实验课程列为本科生的核心课程之一,从财力上和人力上重点支持其建设与改革,以促进其教学质量的提高。本文介绍了我们在微生物学实验课程教学中所采取的一系列改革措施,包括分阶段式教学模式和“弗鲁姆期望理论”的运用、“无菌操作”概念的灌输和相关技术的强化、细化操作步骤和“一对一”考核的实施、生物统计作图和信息传播平台的应用、鼓励与辅导学生参与实验竞赛等,取得了良好的效果。此外,我们还对未来实验课教学工作提出了具体建议,以推动其不断发展完善。
2020, 47(2):641-648. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190476
摘要:农业微生物学是农业院校的一门专业基础课。在微生物学领域研究成果日新月异的今天,改革传统的教学理念和教学方法势在必行。本文针对教学过程中的各个环节和层面探讨了农业微生物学教材内容的变化、实验教学内容的拓展和延伸、教学意识形态的转变等方面,以更好地培养学生的创新能力,向实现建设有中国特色社会主义一流农业大学的目标迈进。
邓木兰 , 梁志成 , 梁秀怡 , 张智 , 李芳红 , 赵子建
2020, 47(2):649-658. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190475
摘要:【背景】表达载体是基因工程必不可少的工具,对于真菌如里氏木霉(Trichoderma reesei)等,由于缺乏商品化的表达载体,使其基因工程蛋白表达既复杂又费时而难以开展。【目的】建立一种利用URA3序列快速构建表达载体的方法,解决真菌研究中难以简单、高效和快速构建表达载体的难题。【方法】基于URA3基因的序列,利用其启动子上游5′端序列和终止子下游3′端序列构建同源重组臂,通过同源重组臂定向同源重组到宿主基因组上,利用强启动子和终止子替换URA3基因,从而实现外源基因的表达。根据此方法构建pTRUC表达载体,将红色荧光蛋白基因mCherry克隆到该表达载体上,转化里氏木霉中并验证mCherry的表达。【结果】阳性转化子在荧光显微镜下观察到强的红色荧光信号,在基因组PCR中检测到mCherry,Western blotting结果表明红色荧光蛋白mCherry能在里氏木霉中表达,以上结果说明该载体构建成功,使外源基因mCherry在里氏木霉中正确表达。【结论】基于URA3基因的快速构建表达载体及其构建方法切实可行,将成为推动真核表达系统表达异源蛋白的有力工具。
吕沁风 , 廖静 , 罗鹏 , 郑伟 , 刘建礼 , 郭利川 , 应清界
2020, 47(2):659-664. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.190325
摘要:【背景】随着西尼罗热在全球范围内广泛流行,西尼罗热传入我国的风险加大。研究西尼罗病毒的快速检测方法,为西尼罗病毒检测建立方法储备。【目的】建立西尼罗病毒逆转录重组酶介导扩增 (reverse transcription recombinase aided amplification,RT-RAA)检测方法。【方法】根据西尼罗病毒基因保守区序列设计引物和探针,建立西尼罗病毒RT-RAA检测方法,并评价该方法的重复性、特异性和灵敏度。【结果】 RT-RAA方法的整个扩增反应过程温度恒定,反应温度为39 °C,检测时间较短(20 min内),并且检测限可达10 copies,与基孔肯雅病毒、登革病毒、乙型脑炎病毒、黄热病毒等蚊媒病毒无交叉反应,具有良好的特异性,样本检测符合预期。【结论】建立的西尼罗病毒RT-RAA方法具有快速、特异以及灵敏的特点,可用于西尼罗病毒的口岸快速检测和流行病学监测。