2021, 48(12):4485-4495. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210328
摘要:[背景] 工业酵母菌株的蛋白质表达通常存在表达量低、分泌效率低的问题。[目的] 考察失活Yapsin蛋白酶Yps1p和Yps2p对β-葡萄糖苷酶在酿酒酵母An-α菌株中表达的影响。[方法] 利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,首先构建得到未折叠蛋白响应(Unfolded Protein Response,UPR)指示菌株An-α(leu2::UPRE-lacZ)即An-αL,然后分别失活其YPS1和YPS2基因,导入以YEplac195为载体的β-葡萄糖苷酶表达质粒(简称BG),进行生长和酶活分析评价。[结果] 菌株An-αL的YPS1和YPS2基因失活对其在酵母浸出粉胨葡萄糖(Yeast Extract Peptone Dextrose,YPD)培养基中的生长未造成明显的不利影响;导入质粒BG后将在酵母浸出粉胨纤维二糖(Yeast Extract Peptone Cellobiose,YPC)培养基中生长的最大OD600分别提高了21.9%和7.4%;最大总酶活值为0.087 5和0.068 6 U/(mL·OD600),是对照菌株相应值的2.268倍和1.778倍;分泌比例提高了19.4%和22.2%;β-葡萄糖苷酶表达水平与β-半乳糖苷酶酶活水平所代表的UPR信号响应值之间呈现良好的相关性。[结论] YPS1和YPS2基因失活有助于改进酿酒酵母An-α菌株中β-葡萄糖苷酶的分泌表达。
2021, 48(12):4496-4506. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210275
摘要:[背景] 乙酰辅酶A乙酰基转移酶(Acetyl Coenzyme A Acyltransferase,Acat)是硫解酶家族的一员,分为I型和II型,而II型作为甲羟戊酸(Mevalonate,MVA)途径的第一个限速酶,其表达水平和催化活性会影响萜类及其衍生物的合成量。[目的] 分析Acat II型基因的过表达对红冬孢酵母产类胡萝卜素的影响。[方法] 从红冬孢酵母YM25235菌株中克隆编码Acat II型的基因RKAcat2,将其回转到红冬孢酵母YM25235菌株中,构建一株RKAcat2基因过表达菌株进行分析。[结果] 与对照菌株相比,RKAcat2基因过表达使YM25235菌株中类胡萝卜素含量提高了50.53%,而菌株中油脂含量降低了22.80%,脂肪酸组成中油酸含量显著下降了17.78%,而且菌株中乙酰辅酶A (Coenzyme A,CoA)的含量也下降了13.64%。[结论] 过表达RKAcat2基因促进更多乙酰CoA进入MVA途径中,从而提高了类胡萝卜素的合成水平,这与部分MVA途径和类胡萝卜素合成途径中基因的转录分析结果一致。研究结果可为进一步通过代谢工程手段提高产油红酵母中类胡萝卜素及其特定组分含量的研究提供参考。
2021, 48(12):4507-4520. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210243
摘要:[背景] 细菌可通过脂肪酸代谢途径耦合聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate,PHA)合成途径实现合成中长链PHA;其拉伸强度、玻璃化温度等加工特性均优于短链PHA,是未来工业化PHA材料的发展方向。[目标] 为了获得新的可代谢油类的产PHA细菌,使用3种分离策略从海洋沉积物中分离和鉴定细菌,并评估菌株产PHA的能力。[方法] 采集深圳大鹏湾近海沉积物样品;样品通过直接分离,5周连续培养分离,或10周连续提高盐度(3.5%-12.5%)和含油量(1%-10%)富集培养分离,纯化得到菌株;通过16S rRNA基因相似性及系统进化分析鉴定细菌分类地位,利用PHA聚合酶(PhaC)基因鉴定细菌合成PHA的能力;通过测定基因组框架图,分析细菌的PhaC类型、代谢通路及系统进化关系;通过气相色谱分析细菌产PHA的含量及组成。[结果] 从深圳大鹏湾近海底泥样品中分离得到96株细菌,phaC基因阳性率达38%,其中包含9个此前未通过产物证实可产PHA的属,包括尖球菌属(Acuticoccus)、海洋源菌属(Idiomarina)、盐芽孢杆菌属(Halobacillus)、微泡菌属(Microbulbifer)、海棍状菌属(Maritimibacter)、硝酸盐还原菌属(Nitratireductor)、公海橄榄菌属(Pelagibaca)、假海栖菌属(Pseudooceanicola)和海旋菌属(Thalassospira)。除了微泡菌属,其他8个属的细菌通过含油富集法分离获得,说明含油富集方法有利于发现新的产PHA细菌资源。此外,获得2株胞内PHA含量高的菌株。Nitratireductor aquimarinus SY-2-4在营养肉汤中培养可累积细胞干重35.0%的PHA;Roseibium aggregate SN13-21以丙酮酸盐为碳源,可累积细胞干重19.9%的PHA。[结论] 大鹏海域蕴藏着丰富的产PHA细菌资源,值得进一步挖掘研究。梯度增加含油量和盐度的富集方法有利于分离区系不同的产PHA细菌,适用于分离PHA资源。获得2株潜在PHA高产菌,未来将对菌株进行发酵优化研究。
2021, 48(12):4521-4529. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210308
摘要:[背景] 一些异化铁还原细菌兼具铁还原和发酵产氢能力,可作为发酵型异化铁还原细菌还原机制研究的对象。[目的] 筛选出一株发酵型异化铁还原细菌。在异化铁还原细菌培养体系中,设置不同电子供体并分析电子供体。[方法] 通过三层平板法从海洋沉积物中筛选纯菌株,基于16S rRNA基因序列进行菌株鉴定。通过测定细菌培养液Fe (II)浓度及发酵产氢量分析菌株异化铁还原和产氢性质。[结果] 菌株LQ25与Clostridium butyricum的16S rRNA基因序列相似性达到100%,结合电镜形态观察,菌株命名为Clostridium sp.LQ25。在氢氧化铁为电子受体培养条件下,菌株生长较对照组(未添加氢氧化铁)显著提高。菌株LQ25能够利用丙酮酸钠、葡萄糖和乳酸钠进行生长。丙酮酸钠为电子供体时,菌株LQ25细胞生长和异化铁还原效率最高,菌体蛋白质含量是(78.88±3.40) mg/L,累积产生Fe (II)浓度为(8.27±0.23) mg/L。以葡萄糖为电子供体时,菌株LQ25发酵产氢量最高,达(475.2±14.4) mL/L,相比对照组(未添加氢氧化铁)产氢量提高87.7%。[结论] 筛选到一株具有异化铁还原和发酵产氢能力的菌株Clostridium sp.LQ25,为探究发酵型异化铁还原细菌胞外电子传递机制提供了新的实验材料。
2021, 48(12):4530-4540. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210235
摘要:[背景] 真菌和细菌被认为在多环芳烃污染土壤生物修复过程中发挥协同作用,目前在真实土壤体系中开展真菌-细菌协同降解研究较少。[目的] 研究真菌和细菌对不同种类多环芳烃降解的差异及对蒽和苯并[a]蒽的生物强化与协同作用。[方法] 选用多环芳烃降解真菌和细菌各一株,在液体纯培养体系下分析它们对不同种类多环芳烃降解的差异,在土壤体系中采用放射性同位素示踪技术研究2种微生物对蒽和苯并[a]蒽的生物强化与协同作用。[结果] 供试细菌鞘脂菌NS7能够很好地降解低环种类多环芳烃,以蒽作为唯一碳源时可以将其完全降解,在复合污染条件下对菲、蒽、荧蒽、芘等降解效果突出(>90%),对苯并[a]芘降解效果较差(9.76%)。相比而言,供试真菌糙皮侧耳菌对苯并[a]芘具有更好的降解效果(21.18%),对低环多环芳烃降解效果明显不如降解菌NS7。在自然土壤中,蒽和苯并[a]蒽具有明显不同的矿化效率,分别为18.61%和4.28%,在蒽污染土壤中加入鞘脂菌NS7并未显著提高蒽的矿化率(P>0.05),相比而言,苯并[a]蒽污染土壤中加入糙皮侧耳显著提高了污染物矿化效率(2.24倍),表明真菌和细菌在土壤环境中的定殖存活能力可能影响了生物强化效果。采用灭菌土壤排除土著微生物的竞争排斥作用,研究了真菌菌丝对生物强化降解的影响,发现在蒽污染土壤中,真菌菌丝的迁移作用显著提高了细菌鞘脂菌NS7对污染物的矿化率,从1.75%提高到5.91%;而在苯并[a]蒽灭菌污染土壤中,接种糙皮侧耳却没有发现苯并[a]蒽矿化率提高的现象,表明自然土壤中真菌强化降解苯并[a]蒽的作用可能是源于真菌菌丝促进污染物和土著降解菌的接触,而非直接来自真菌本身。[结论] 细菌能够很好地降解低环种类多环芳烃,而真菌对高环种类多环芳烃降解效果较好。真菌可能通过菌丝促进土著微生物在土壤中的迁移,增大多环芳烃和土著降解菌的接触,从而促进了多环芳烃降解。研究加深了对多环芳烃污染土壤生物强化修复的认识,对发展基于真菌-细菌协同作用的生物强化与调控技术提供理论指导。
2021, 48(12):4541-4554. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210253
摘要:[背景] 中国是农业生产大国,渔林农牧占比庞大。有机农药无论在畜牧业还是水产养殖业都有广泛的应用。有机磷农药(Organophosphorus Pesticide,OP)是应用最广泛的有机农药,具有低毒和不易残留的优点。OP在水体中大量积累可通过生物富集作用间接影响人体健康,由此产生的生殖毒性不容忽视。光合细菌作为环境友好型水体有益菌,部分菌种具有降解有机农药的功能。[目的] 自上海海洋大学明湖中分离纯化得到一株光合细菌(编号SPZ)。探究其对辛硫磷的耐受程度及降解效果,为养殖水体中有机磷农药的生物降解提供目的菌株。[方法] 利用16S rRNA基因序列分析方法对目标菌株进行种属鉴定;利用紫外分光光度法测定分离菌株SPZ和标准菌株ST在不同接种量下的OD660并测定实验周期内光合细菌在不同浓度辛硫磷中OD660的变化趋势,以示辛硫磷对光合细菌的毒性作用;利用高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)测定菌株对水体辛硫磷的降解能力;通过HPLC测定加热致死菌与活菌对水体辛硫磷的降解能力,确定菌株对辛硫磷的降解方式。[结果] 16S rRNA基因序列分析表明菌株SPZ与红假单胞菌属相似度高达99%以上,与沼泽红假单胞菌ATCC 17001菌株聚为一支,置信度为100%;菌株SPZ与菌株ST的适宜接种量为10%;菌株SPZ可耐受100 mg/L的辛硫磷,当浓度超过该值后,辛硫磷对光合细菌生长产生显著的抑制作用;当光合细菌进入生长稳定期后添加辛硫磷,1 d时可相对降解辛硫磷(12.97%-26.69%,20.0 mg/L;24.25%-32.85%,2.0 mg/L;16.66%-34.59%,0.2 mg/L),3 d时可相对降解辛硫磷(46.63%-53.95%,20.0 mg/L;24.78%-30.34%,2.0 mg/L;31.92%-39.25%,0.2 mg/L),5 d时可相对降解辛硫磷(93.65%-97.72%,20.0 mg/L;67.69%-74.41%,2.0 mg/L;10.34%-24.27%,0.2 mg/L)。[结论] 菌株SPZ作为一种常见光合细菌,能够有效去除水体中的辛硫磷农药,具有生物修复功能,在水产养殖和有机磷农药污染水处理中有广阔的前景。
2021, 48(12):4555-4563. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210220
摘要:[背景] 粉棒束孢是自然环境中常见的一种昆虫病原真菌,全球广泛分布且寄主多样。然而,棒束孢属许多种形态学特征相似,仅根据经典形态学鉴定容易出现错乱现象。长期以来依据形态特征鉴定为粉棒束孢的菌株,其准确的分类地位出现了越来越多的争议。最近,该属起源被确定是多系发生的。[目的] 明确粉棒束孢的分类沿革并探究先前被鉴定为粉棒束孢菌株的准确分类地位。[方法] 选取6株先前被鉴定为粉棒束孢的菌株,对其进行经典形态观察,并扩增5个基因位点(nrSSU、nrLSU、TEF、RPB1和RPB2)的基因序列,进行多基因分子系统发育学分析。[结果] 通过查阅文献和实验研究,明确了粉棒束孢分类研究的历史沿革;供试的6株不同来源的菌株与粉棒束孢模式种亲缘关系较远,而与新成立的组合种Samsoniella hepiali完全一致。[结论] 利用经典形态学特征和构建5个基因系统发育树,重新修订6株类棒束孢菌株的正确分类地位为Samsoniella hepiali。为该类昆虫病原真菌正确分类提供合理的方法,也为开发和利用该类菌株提供科学的指导。
2021, 48(12):4564-4580. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210306
摘要:[背景] 需钠弧菌(Vibrio natriegens)是一种快速生长的革兰氏阴性菌,作为一种新兴工具在生物技术领域有重要的应用潜力。此前的研究主要集中在开发利用V. natriegens成为体内外重组蛋白生产的工具。然而,许多支持细菌进行快速生长和蛋白质生产的生理活动大部分仍未确定。外膜囊泡(Outer Membrane Vesicle,OMV)是由革兰氏阴性细菌普遍产生的一种球形小泡,其不仅具有重要的功能,而且还可以作为一种应用于疫苗治疗的高效运载工具。[目的] 表征指数生长期OMV的蛋白质组并利用OMV进行异源蛋白的递送。[方法] 使用透射电镜、动态光散射和质谱学的方法,观察OMV的形态及粒径分布并鉴定蛋白组成。以超折叠绿色荧光蛋白(Superfolded Green Fluorescent Protein,sfGFP)作为货物蛋白来确定OMV蛋白载体。[结果] 从细菌培养的指数期中期和末期分别提取的OMV中鉴定到了288个和317个蛋白。这些蛋白分属不同的功能组,包括ABC转运蛋白、鞭毛、双组分系统。相比之下,同时鉴定了全细胞样品,其在指数期中期和末期分别含有1 480个和1 565个蛋白。我们筛选OMV的蛋白作为候选载体发现了一种属于OmpA家族的蛋白(命名为OmpA24),其能够将sfGFP以融合货物蛋白的形式运载到OMV中。[结论] 首次证实V. natriegens能够在指数生长期产生OMV,并展示了第一个不同生长时期OMV和全细胞的蛋白质组鉴定结果。OmpA24是将外源融合货物蛋白呈递到OMV中的有前景的载体。本研究有助于促进V. natriegens在蛋白表达和OMV介导的分泌中的应用。
2021, 48(12):4581-4599. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210238
摘要:[背景] β-葡萄糖苷酶是一类重要的纤维素分解酶类。目前较多可培养微生物来源的β-葡萄糖苷酶(Bgl)存在热稳定性和酸碱稳定性差及作用范围窄的问题。[目的] 从滇金丝猴粪便微生物宏基因组中挖掘新型β-葡萄糖苷基因,异源表达并研究其酶学性质,为食品等领域提供新型酶资源。[方法] 从粪便微生物宏基因组出发,扩增和异源表达β-葡萄糖苷酶基因BglRBS_26和BglRBS_9,并进行酶学性质研究。[结果] 获得GH1家族重组β-葡萄糖苷酶BglRBS_26和BglRBS_9,分子量分别为60 kD和50 kD。BglRBS_26的最适作用条件为pH 6.0、45 ℃;BglRBS_9的最适作用条件为pH 5.0、40 ℃。BglRBS_26和BglRBS_9的Km分别为(0.681 6±0.164 2) μmol/L和(3.317 0±0.871 4) μmol/L。BglRBS_26具有较好的酸碱耐受性,在pH 5.0–6.0下处理1 h,剩余酶活大于110%;pH 7.0-8.0范围内,剩余酶活仍然保持在100%以上。此外,蔗糖对BglRBS_26和BglRBS_9有不同程度的激活,当反应体系中加入20%(质量体积分数)蔗糖,BglRBS_26酶活力可提高至140%;10%(质量体积分数)蔗糖可将BglRBS_9酶活力提高至180%。此外,BglRBS_26具有较好的NaCl耐受性和稳定性,其在37 ℃、2.5 mol/L的NaCl下处理1 h后保留80%活性。[结论] 从滇金丝猴粪便微生物宏基因组中获得2个新型β-葡萄糖苷酶基因BglRBS_26和BglRBS_9,并成功在大肠杆菌BL21(DE3)中表达。BglRBS_26和BglRBS_9具有较好的pH稳定性和蔗糖耐受性,在食品、发酵等行业具有潜在应用价值。
2021, 48(12):4600-4611. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210324
摘要:[背景] 高山被孢霉(Mortierella alpina)是一种可积累大量花生四烯酸(Arachidonic Acid,AA)的产油丝状真菌,其所产脂肪酸主要被组装到甘油骨架上以三酰甘油(Triacylglycerol,TAG)形式存在。二酰甘油酰基转移酶(Diacylglycerol Acyltransferase,DGAT)是TAG生物合成途径的关键酶,对于高山被孢霉TAG的生产具有重要意义。[目的] 通过探究高山被孢霉DGAT2在TAG生物合成方面的功能特点,以期为提高产油真菌的TAG产量及改善TAG的脂肪酸组成提供参考。[方法] 利用序列比对在高山被孢霉ATCC32222基因组中筛选出2个编码DGAT2的候选基因MaDGAT2A/2B,在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中异源表达后进行功能分析,并在外源添加AA条件下通过检测TAG产量进一步分析MaDGAT2A/2B的活性,最后在高山被孢霉中同源过表达MaDGAT2A/2B,通过检测重组菌总脂肪酸产量及组分以分析MaDGAT2A/2B的体内活性。[结果] MaDGAT2A在S. cerevisiae中异源表达时,重组酵母菌TAG的产量达到细胞干重的3.06%,为对照组的4.91倍;而MaDGAT2B未明显提高重组酵母菌TAG的产量。在外源添加AA时,MaDGAT2A/2B均可显著促进重组酵母菌中TAG合成,表达MaDGAT2A的重组酵母菌TAG含量为对照组的3.67倍,表达MaDGAT2B的重组酵母菌TAG含量为对照组的2.61倍。MaDGAT2A/2B在高山被孢霉中过表达对其总脂肪酸产量无显著影响,但可显著提高总脂肪酸中AA的含量,AA占总脂肪酸比例最高达到39.15%,相比对照组提高16.14%。[结论] MaDGAT2A/2B可以参与TAG的生物合成,表明2个候选基因编码的蛋白具有DGAT活性,并且可提高高山被孢霉脂肪酸中AA的含量,对于改善产油真菌的脂肪酸组成从而提高其应用价值具有重要意义。
2021, 48(12):4612-4623. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210360
摘要:[背景] 小麦/玉米轮作是中国粮食作物主要种植模式之一,目前对小麦/玉米轮作田根际土壤微生物差异变化缺乏全面的了解。[目的] 明确小麦/玉米根际土壤微生物差异变化并了解其潜在功能。[方法] 以小麦/玉米根际土壤为材料,运用细菌16S rRNA基因和真菌rDNA ITS基因测序,分析小麦/玉米根际土壤微生物多样性。[结果] 玉米季微生物丰富度高于小麦季,而多样性无明显差异。放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为小麦季和玉米季根际土壤的优势细菌门,优势真菌门为子囊菌门(Ascomycota)。小麦季和玉米季共有细菌和真菌分别是631个和261个,小麦季特有细菌和真菌分别是38个和58个,玉米季特有细菌和真菌分别是25个和39个。LEfSe分析(LDA阈值为2)细菌和真菌表明,放线菌纲(Actinobacteria)和微囊菌目(Microascales)在小麦季富集,鞘脂单胞菌目(Sphingomonadales)和银耳纲(Tremellomycetes)在玉米季富集。小麦季、玉米季微生物代谢功能不同,与小麦季相比,玉米季养分循环的代谢通路丰富度较高,而参与氧化应激的代谢通路丰富度较低。[结论] 该研究结果对指导小麦/玉米轮作田管理具有理论和实践意义。
王子晴,卢宝慧,田义新,王玉珍,张敏,权兴周,赵光远,陈磊,王志清
2021, 48(12):4624-4635. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210245
摘要:[背景] 菌核病是北细辛根部主要病害之一,木霉菌作为目前应用最广泛的生物防治真菌,利用木霉菌防治北细辛菌核病是目前研究的热点。[目的] 通过稀释分离法对健康北细辛植株根际土壤进行菌株分离,以期筛选出有效拮抗北细辛菌核病的生防木霉菌。[方法] 以北细辛菌核病菌为靶标菌,采用平板对峙培养、挥发性与非挥发性物质抑菌的方法对分离得到的木霉菌进行筛选,采用生长速率法对筛选出的木霉菌的发酵液进行抑菌效果测定,并采用硫代巴比妥酸法测定筛选出的木霉对北细辛菌核病菌的丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量、紫外吸收法测定过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性、氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)活性、愈创木酚法测定过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性的影响。[结果] 从土壤中分离出木霉菌共14株,通过形态学和ITS-RPB2双基因联合构建系统发育树,鉴定其为哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、钩状木霉(Trichoderma hamatum)、拟康氏木霉(Trichoderma koningiopsis)、深绿木霉(Trichoderma atroviride)、短密木霉(Trichoderma brevicompactum)和装絮木霉(Trichoderma tomentosum)。对峙培养试验表明,钩状木霉A26、拟康氏木霉B30、钩状木霉C6、哈茨木霉A17对北细辛菌核病菌抑制率均在90%以上,挥发性物质抑制测定结果显示钩状木霉C6抑制率最高,为53.73%±0.07%,木霉菌的非挥发性物质抑菌作用较强,哈茨木霉A17、钩状木霉A26、钩状木霉C6的非挥发性物质对细辛菌核病菌的抑制率均在75%以上,而拟康氏木霉B30抑制率可达100%。因此,筛选出的哈茨木霉A17、钩状木霉A26、拟康氏木霉B30、钩状木霉C6为拮抗效果较强的生防木霉菌,这4株木霉菌的发酵液对北细辛菌核病菌的抑制率分别为56.33%±0.12%、77.22%±0.06%、82.28%±0.03%、46.20%±0.04%。经这4株木霉菌的非挥发性物质处理7 d后,菌核病菌MDA含量显著增加,钩状木霉A26是对照组的7.7倍,最为显著;菌核病菌抗氧化酶活性均降低,与对照组相比,CAT、SOD、POD活性分别下降了19.67%-75.84%、4.71%-68.71%和3.57%-67.86%。[结论] 从北细辛健康植株根际土壤中分离的木霉菌株哈茨木霉A17、钩状木霉A26、拟康氏木霉B30、钩状木霉C6对北细辛菌核病菌均有较好的抑制效果,可用于北细辛菌核病的生物防治。
何明川,曾舒泉,王志江,詹莜国,柯昌磊,李微杰,张忠,吴国星,谢永辉
2021, 48(12):4636-4648. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210334
摘要:[背景] 烟草黑胫病是由烟草疫霉(Phytophthora parasitica var.nicotianae)引起的真菌性病害,给我国烟叶生产带来了巨大损失。[目的] 在美洲大蠊肠道中分离并获得一株对烟草疫霉具有拮抗作用的菌株MC4-2,拟进一步明确该菌株的分类地位、优化发酵条件及对真菌性病害的防治效果。[方法] 通过形态特征、生理生化特征和16S rRNA基因序列等方法对菌株MC4-2进行鉴定;以细菌发酵液在波长为600 nm时的OD值为指标,采用单因素和正交试验的方法对菌株MC4-2的发酵培养基和发酵条件进行优化;通过在温室内进行盆栽防效试验,明确了该菌株对烟草黑胫病的防治效果。[结果] 通过平板对峙试验发现菌株MC4-2对烟草疫霉有较好的抑制效果,抑制率可达到64.04%;16S rRNA基因序列分析表明菌株MC4-2与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)相似度达到99%,形态特征和生理生化特征与该菌也基本符合;其优化培养基配方为:蛋白胨1.0 g、酵母浸粉1.0 g、蔗糖1.5 g、蒸馏水100 mL;最佳发酵条件为接种量8%、装液量30 mL、初始pH 6.0、转速210 r/min、温度32 ℃、培养时间60 h、光照时间12 h/d;室内盆栽试验结果表明,菌株MC4-2对烟草黑胫病的平均防效可达到63.86%。[结论] 为利用枯草芽孢杆菌MC4-2进行生物防治提供了重要参考依据。
2021, 48(12):4649-4663. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210398
摘要:[背景] 根际微生物在植物根部生态系统中扮演着重要角色,影响着植物的营养吸收和健康生长。[目的] 了解常年不发病烟田烤烟品种K326根际可培养微生物的多样性,筛选具有防病促生功能的菌株,为烟草病害绿色防控提供资源。[方法] 采用传统培养方法对烟草根际土壤中的细菌和真菌进行分离鉴定,评价菌株的促生特性及病原菌拮抗能力,并进一步验证典型菌株对盆栽烟苗的促生效果。[结果] 共获得261株微生物菌株,包括160株细菌和101株真菌。经分子鉴定,细菌中以变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为主要类群;真菌中以子囊菌门(Ascomycota)和毛霉菌门(Mucoromycota)为主要类群。在属水平上,细菌以假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)为主,真菌以曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)为主。从不同种水平上进一步选择44株细菌为代表菌株,发现它们均具有不同程度的吲哚-3-乙酸(Indole-3-Acetic Acid,IAA)产生能力,9株能够溶解有机磷,16株能够溶解无机磷,13株产生铁载体,14株产生生1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate,ACC)脱氨酶。从160株细菌中筛选得到抑制青枯病菌和黑胫病菌的菌株数目分别为25、26株。经盆栽试验发现韩国假单胞菌(P. koreensis) HCH2-3、浅黄绿假单胞菌(P. lurida) FGD5-2和贝莱斯芽孢杆菌(B. velezensis) EM-1对烟苗呈现不同程度的促生作用,其中3株菌联合施加对烟苗的促生效果最明显。[结论] 烟草根际存在着丰富多样的具有防病促生潜力的微生物,并且合成菌群或功能互补的菌株联合施用是未来微生物菌剂研发的重要方向。
2021, 48(12):4664-4676. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210336
摘要:[背景] 钙/钙调素依赖型蛋白激酶(Calcium/Calmodulin-Dependent Protein Kinase,CaMK)是真核生物细胞钙信号途径中钙调素下游的一类重要靶蛋白,对病原物生长、胁迫响应及致病性等具有重要的调控作用。[目的] 对梨果黑斑病菌互隔交链孢(Alternaria alternata)AaCaMK基因进行克隆、生物信息学分析,并对其在侵染结构分化过程中的基因表达情况进行分析,为进一步研究梨果黑斑病菌钙离子信号途径中AaCaMK对A.alternata侵染结构分化调控的分子机制提供一定的理论依据。[方法] 采用同源克隆法从A. alternata JT-03中克隆得到3个AaCaMK基因;通过TMHMM、ProtScale、SOPMA等软件对AaCaMK基因进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术分析AaCaMK在梨果黑斑病菌侵染结构分化过程中的表达情况。[结果] 克隆得到片段分别为1 212、1 200、2 349 bp的AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3基因;生物信息学分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3均含有典型的蛋白激酶超家族催化结构域(PKC_Like Superfamily),并且AaCaMK1和AaCaMK2共同含有CaMK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域(STKc_CaMK),AaCaMK3含有LKB1/CaMKK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域(STKc_LKB1_CaMKK);同源性分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3分别与玉米大斑病菌CAK1、CAK2和CAK3的相似性高达94.32%、97.49%和86.57%;RT-qPCR分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3在疏水及果蜡诱导A. alternata侵染结构分化过程中均显著上调表达(P<0.05),而且果蜡诱导作用更显著。其中AaCaMK1和AaCaMK2在附着胞形成时期(6 h)表达量为对照的1.51倍和3.05倍,而AaCaMK3在侵染菌丝形成阶段(8 h)表达量最高,为对照的2.86倍,并且在果蜡诱导下,这3个基因在芽管伸长阶段(4 h)的上调表达量显著高于疏水界面。[结论] 钙信号中AaCaMK基因在疏水及果蜡诱导A.alternata侵染结构分化过程中发挥重要的调控作用。
2021, 48(12):4677-4687. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210298
摘要:[背景] 关于蚕豆内生生防细菌的定殖规律及其对内生细菌微生物多样性的研究鲜有报道。[目的] 明确草假单胞菌HT1在蚕豆的定殖特性以及对根茎部内生细菌群落多样性的影响。[方法] 采用抗生素标记法测定菌株HT1的定殖特性,利用高通量测序技术分析该菌灌根处理与对照处理蚕豆根茎部内生细菌的群落多样性。[结果] 菌株HT1的定殖数量为根>茎>叶,呈先升后降的趋势,根部、茎部、叶部在第7天达到最大值,在第83天仍能检测到标记菌株。灌根处理降低了内生细菌的丰富度,提高了根内生细菌物种多样性;灌根处理组根部厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门丰度显著提高,茎部变形菌门的相对丰度有所升高但无显著影响;在属水平上,灌根处理后,根部如Romboutsia、Mitsuaria、乳杆菌属、德沃斯氏菌属等属的相对丰度明显升高,茎部假单胞菌、Muribaculaceae、Elstera、鞘氨醇单胞菌属等属的相对丰度明显升高。[结论] HT1菌株能在蚕豆植株体内定殖达83 d以上,并且可以影响蚕豆植株内部的微生物群落结构组成,提高相关微生物的相对丰度。
2021, 48(12):4688-4695. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210375
摘要:[背景] 由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的菌核病是影响向日葵产量的重要病害,近年来在我国内蒙古和甘肃等地频繁发生。[目的] 挖掘能够对向日葵菌核病进行生物防治的拮抗菌株和有效方法。[方法] 用4种不同的培养基通过稀释涂布法对向日葵健康植株的根际土壤菌群进行分离,利用平板对峙实验筛选出对核盘菌有抑制作用的菌株。选取拮抗作用较强的菌株进行向日葵离体叶片防效测定,采用形态学特征、生理生化特性结合16S rRNA基因序列分析进行菌种鉴定,并配制成不同单菌剂和复合菌剂进行盆栽实验,测定活体防效。[结果] 从土壤中共分离出142株菌,从中筛选到12株抑菌圈明显的拮抗菌株。其中拮抗菌Bacillus sp.NM63、JQ134、J7、J33和Streptomyces sp.Z9、ZX6抑菌圈直径大于25 mm,这6株菌在向日葵离体叶片防效测定实验中效果显著。菌株NM63、JQ134、J7、Z9、J33和ZX6单菌剂盆栽实验的防治效果依次为79.06%、74.10%、70.72%、67.83%、65.11%和57.11%。菌株配比为Z9:NM63:JQ134:J7=1:1:1:1的复合发酵菌剂Ⅰ对向日葵盆栽的活体防效为81.43%,菌株配比为Z9:NM63:JQ134:J7=1:2:2:1的复合发酵菌剂Ⅱ对向日葵盆栽的活体防效为85.88%。[结论] 筛选鉴定出多株对核盘菌具有较强抑制作用的拮抗菌株,复合菌剂Ⅱ对向日葵菌核病的防治具有显著效果。
2021, 48(12):4696-4709. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210412
摘要:[背景] 新疆野苹果病害发生严重,而木霉(Trichoderma spp.)是重要的植物病害生防菌,因此可利用其对新疆野苹果病害进行防治。[目的] 分离鉴定新疆野果林木霉菌株,分析其对新疆野苹果2种病原菌的抑菌能力,为新疆野苹果专用木霉菌肥的制备提供菌种资源。[方法] 利用平板稀释法对新疆野果林4种草本植物根围木霉菌进行分离,通过形态学与分子生物学方法进行菌种鉴定,平板对峙试验检测其抑菌能力并优化木霉菌株的固态发酵配方。[结果] 共分离得到2种木霉菌共42株,分别为34株棘孢木霉(T. asperellum)和8株深绿木霉(T. atroviride);棘孢木霉TasT01对苹果炭疽病菌(Colletotrichum gloeosporioides,Cgl)和苹果斑点落叶病病原菌(Alternaria alternaria f.sp.mali,Aal)的抑菌率分别为58.60%和57.14%;深绿木霉TatT35对Cgl和Aal的抑菌率分别为43.86%和36.90%。进一步显微镜观察发现,TasT01可通过菌丝缠绕的方式抑制2种病原菌的生长。TatT35菌株固态发酵配方为稻壳90%、麦麸10%、(NH4)2SO4 0.5%时,孢子浓度达1.0×108个/g。[结论] TasT01和TatT35对新疆野苹果2种病原菌都有很好的抑制效果,固态发酵配方优化后可以提高孢子浓度,该研究结果为新疆野苹果真菌病害的生物防治提供了可借鉴的方法。
2021, 48(12):4710-4718. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210292
摘要:[背景] 我国甘蔗生产中氮肥过量施用严重,导致生产成本居高不下,充分发挥甘蔗与内生固氮菌的联合固氮作用,减少氮肥施用量,对促进我国甘蔗产业可持续发展具有重要意义。[目的] 筛选优势甘蔗内生固氮菌,对其基本特性、联合固氮效率及促生长功能进行评价。[方法] 从甘蔗根系分离到一株内生固氮菌GXS16,利用乙炔还原法测定固氮酶活性,通过PCR扩增nifH基因确定菌株为固氮菌;通过形态观察、Biolog检测和16S rRNA基因序列分析等对菌株进行分类;通过接种盆栽甘蔗检测菌株的促生长作用,采用15N同位素稀释法检测菌株相对固氮效率。[结果] 菌株GXS16固氮酶活性为2.42μmol-C2H4/(h·mL),根据菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog检测、16S rRNA、nifH、acdS基因序列分析结果,菌株GXS16属于伯克氏菌属(Burkholderia);菌株GXS16还具有1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶(1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate Deaminase,ACC)活性及合成生长素吲哚乙酸(Indole-3-acetic Acid,IAA)、降解无机磷的功能;接种GXS16处理甘蔗植株的株高比对照增长15%以上,干重增长20%以上,15N同位素测定显示甘蔗根、茎、叶从空气中获得氮的百分比分别为7.69%、15.64%和8.72%,效率显著优于模式菌株G.diazotrophicus PAL5。[结论] Burkholderia sp.GXS16是一株高效甘蔗内生固氮菌,具有良好应用前景。
2021, 48(12):4719-4730. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210458
摘要:[背景] 植物乳杆菌是一种重要的益生菌,本实验室前期研究表明植物乳杆菌CCFM8724发酵液可抑制变异链球菌和白色念珠菌双菌生物膜,但植物乳杆菌发酵液中起作用的具体物质尚不清楚。[目的] 评价植物乳杆菌CCFM8724发酵液抑菌成分的特性,初步探究其物质基础。[方法] 探索温度、pH等因素对抑菌物质的影响,采用气相色谱-质谱(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS)联用技术分析植物乳杆菌代谢物的组成,进一步通过有机溶剂萃取、超滤等方法初步分离纯化发酵液中抑制双菌生物膜的成分,并采用液相色谱-质谱(Liquid Chromatography-Mass Spectrometry,LC-MS)联用技术进行鉴定。[结果] 通过多元统计分析,发现植物乳杆菌发酵液的主要差异标志物为有机酸(如苯乳酸、乙酸、羟基己酸和甘油酸等),经过初步提取鉴定并进行功能验证,其中有效成分主要为有机酸和环肽类化合物。[结论] 植物乳杆菌CCFM8724发酵液主要通过多种有机酸和环肽类的协同作用抑制变异链球菌和白色念珠菌生物膜,该研究为植物乳杆菌发酵液进一步的分离纯化和有效成分的生产应用提供理论依据。
伍茜,李雄婕,喻东,吴晓仪,程建国,罗燕,王印,杨泽晓,姚学萍
2021, 48(12):4731-4741. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210410
摘要:[背景] 呼吸系统疾病是圈养麝常见疾病之一,其中部分由支气管败血波氏杆菌引起,但目前关于林麝源支气管败血波氏杆菌的研究甚少。[目的] 对分离自患病林麝鼻黏液的一株疑似支气管败血波氏杆菌进行分离鉴定和全基因组序列分析,为林麝相关疾病的防治奠定基础。[方法] 将病原菌纯化培养后,通过菌落形态和生化试验初步鉴定病原菌类型,然后进行药敏试验和小鼠致病性试验以观察其耐药和毒力表型,最后对其进行全基因组测序,通过平均核苷酸一致性(Average Nucleotide Identity,ANI)比对在全基因组水平进一步评估物种间的亲缘关系,并进行基因功能注释和遗传进化分析。[结果] 该病原菌经ANI分类属于经典波氏杆菌亚种,结合菌落形态和生化结果综合鉴定为支气管败血波氏杆菌,菌株命名为FMDBb1,药敏表型显示其对林可霉素、利福平及大多数β-内酰胺类抗生素耐药,对小鼠的半数致死量为8.55×106 CFU。全基因组测序显示该菌基因组大小为5 133 936 bp,基因功能注释显示其拥有强代谢能力,基因组内检测到65个经典波氏杆菌毒力因子,以及1个粉霉素和1个利福平的靶向耐药基因,同时发现19个插入序列和1个噬菌体区域的存在。序列类型为ST33,克隆复合体类型为CC6,管家基因联合建树分析显示与分离于韩国短毛猫的KVNON-570株相似性最高。[结论] 研究分离了林麝源支气管败血波氏杆菌并对其进行了全基因组测序及分析,为该病原菌感染的防治提供了宝贵的信息。
张泽华,张欢,汪丽,古丽米热·对山巴依,吕芬芬,蒲小峰,张宝江,苏艳
2021, 48(12):4742-4755. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210337
摘要:[背景] 马链球菌兽疫亚种(Streptococcus equi subsp. zooepidemicus,SeZ)是引起马腺疫的主要病原,还可引起猪链球菌病,加强该菌的地方株分子流行病学监测对有效防控相关疫病十分必要。[目的] 对新疆地区2个马场SeZ分离株进行鉴定和药敏特性分析,并分析3株新疆分离株的分子流行与菌株的遗传进化特征。[方法] 对分离纯化的3株病原菌(ZHZ113、ZHZ211和ZHZ523)进行染色观察、生化及药敏特性检测,对16S rRNA和SeM基因进行遗传进化分析,以链球菌7个管家基因arcC、nrdE、proS、spi、tdk、tpi和yqiL为目的基因对3株分离菌进行多位点序列分型(Multilocus Sequence Typing,MLST)研究。[结果] 3株SeZ的药敏结果显示这3株分离菌对不同抗生素的耐药程度不同,但均对头孢西丁、庆大霉素、链霉素、红霉素、左氧氟沙星、环丙沙星、土霉素等11种药物敏感。16S rRNA基因序列分析显示这3株分离菌均属于Ⅱ群(兽疫链球菌)。3株菌的MLST分型结果分别为ST39、ST419、ST421型,其中ST419和ST421型为SeZ目前尚未见报道的新ST型。SeM基因分析结果显示马源SeZ在不同国家、不同动物和不同时间段上的流行分布存在差异和动态变化的特点。[结论] 3株SeZ分离菌分别与美国犬源及马源菌株亲缘关系较近,反映部分SeZ株在新疆地区的基因型分布及分子流行特点。
董洪燕,张燕,王彦红,吴植,杨静静,王安平,徐海,朱善元,于圣青
2021, 48(12):4756-4764. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210224
摘要:[背景] 鸭疫里默氏杆菌感染是危害水禽业最严重的细菌传染性病之一,鹅源鸭疫里默氏杆菌病的发病率有逐渐增高趋势,给养鹅业带来了巨大经济损失。[目的] 为更好地预防控制鹅源鸭疫里默氏杆菌病、解决鹅养殖场临床用药问题及进一步探究鸭源和鹅源鸭疫里默氏杆菌之间的关系。[方法] 对江苏地区的发病鹅进行鸭疫里默氏杆菌的分离培养、多重PCR方法鉴定及生化试验,并对分离获得的10株鸭疫里默氏杆菌进行药敏试验、血清型鉴定及雏鸭致病性试验。[结果] 药敏试验结果显示,鹅源分离菌株对大观霉素、磺胺异噁唑、头孢曲松、头孢拉定、氟苯尼考最敏感,对新霉素、卡那霉素、丁胺卡那霉素、庆大霉素和克林霉素耐药性最高且多重耐药性严重。血清型鉴定表明,江苏地区分离的10株鹅源鸭疫里默氏杆菌主要以血清型2型为主。雏鸭致病性试验表明,鹅源鸭疫里默氏杆菌分离株均引起雏鸭不同程度发病,其中3株鹅源临床分离株经1×107 CFU/羽攻毒后可引起雏鸭100%的致死率。[结论] 为鹅源鸭疫里默氏杆菌的预防控制、临床治疗及进一步研究鸭源和鹅源鸭疫里默氏杆菌之间的关系提供依据。
2021, 48(12):4765-4775. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210538
摘要:[背景] 鰤鱼诺卡氏菌(Nocardia seriolae)是一种严重危害水产养殖业的病原菌,可引起以体表溃疡、出血及组织器官形成结节为特征的鱼类慢性肉芽肿疾病,目前尚无有效的防治方法。[目的] 明确引起安徽省临泉县某养殖场加州鲈(Micropterus salmonoides)结节病的病原菌,探讨其致病性,为该病的有效防治提供科学依据。[方法] 取肝脏结节病灶接种于TSB培养基分离优势细菌,利用表型检查结合分子生物学方法鉴定分离菌株。进一步通过检测分离菌株的毒力基因、测定其对加州鲈的半数致死量(LD50)以及所感染加州鲈的组织病理学变化与组织载菌量,分析其致病性。[结果] 从病鱼体内分离到一株优势菌株NI,综合NI分离株的表型特性、16S rRNA基因序列与鰤鱼诺卡氏菌参考株相应序列的一致性以及特异性PCR扩增结果,确定其为鰤鱼诺卡氏菌。鰤鱼诺卡氏菌NI分离株携带毒力基因gapA、ibeA和mip,人工回归感染后加州鲈出现与自然病例相似的症状,其对加州鲈的LD50为2.58×106 CFU/尾。组织病理学观察到头肾、心脏、肝脏、胃和脾脏均出现慢性肉芽肿病变,肠管肌层疏松、肠绒毛脱落,肌肉组织中肌纤维疏松、间隙增宽。qPCR检测结果显示,组织中鰤鱼诺卡氏菌载量由高到低依次为头肾、心、肝、胃、脾、肠和肌肉。[结论] 鰤鱼诺卡氏菌是引起此次加州鲈结节病的病原菌,对该菌致病性的研究为加州鲈诺卡氏菌病的防控提供了理论依据。
2021, 48(12):4776-4788. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210350
摘要:[背景] 水产病原细菌严重威胁水产动物健康且制约水产养殖业发展,细菌性鱼病的有效防治成为水产养殖领域亟待解决的问题。[目的] 筛选对水产病原细菌有抑制效果的菌株,并研究其抑菌特性及其在水产细菌病害防治中的实际效果。[方法] 通过16S rRNA基因测序、构建系统发育树和生理生化鉴定确定筛选菌株的进化地位,通过乙酸乙酯萃取获得抑菌物质粗提物,通过偶氮酪蛋白法检测菌株胞外蛋白酶活力,采用结晶紫染色法对菌株的生物膜形成能力进行测定,通过浸浴攻毒模型确定所筛菌株对维氏气单胞菌的防治作用。[结果] 从泡菜发酵物中筛选出一株乳酸菌DH,经16S rRNA基因测序、发育树分析和生理生化鉴定确定其为肠膜明串珠菌,该菌分泌的胞外抑菌物质对鼠伤寒沙门氏菌、大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌、杀鲑气单胞菌、希瓦氏菌和维氏气单胞菌表现出抑菌效果,其抑菌物质能被乙酸乙酯萃取并且具有热稳定性。菌株DH能够显著抑制待测菌株的蛋白酶产量和生物膜形成能力,并且对维氏气单胞菌浸浴攻毒有防治作用。[结论] 肠膜明串珠菌DH通过分泌抑菌物质抑制水产病原细菌的生长,能够为细菌性鱼病的防治提供一定的理论和应用潜力。
2021, 48(12):4789-4798. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210204
摘要:[背景] 江苏省扬州市某乌鳢养殖场发生疾病,给养殖户造成了严重的经济损失。[目的] 确定病因并筛选出敏感药物,为乌鳢相关疾病的防治提供参考。[方法] 从患病乌鳢体内分离致病菌,并从形态、生理生化特征、16S rRNA和gyrB基因序列及特异性PCR检测等方面对分离菌株进行鉴定,同时开展人工感染试验分析其致病性,通过纸片扩散法进行药敏特性分析。[结果] 从患病乌鳢体内分离获得优势菌株SHL,经形态特征、理化特性、16S rRNA和gyrB基因序列及特异性PCR检测鉴定为杀鱼爱德华菌。进一步人工感染试验证实其对乌鳢有较强的致病性,LD50为1.6×105 CFU/g,发病症状与自然发病症状相似。药敏试验结果显示,该菌株对青霉素、氯霉素、四环素等28种抗菌药物高度敏感,对红霉素中度敏感,对苯唑西啉、克拉霉素、万古霉素等6种药物耐药。[结论] 引起江苏省扬州市某养殖场的乌鳢体表溃烂及死亡的病原菌为杀鱼爱德华菌,这是我国首次从淡水鱼类中检出致病性杀鱼爱德华菌,表明该菌的感染谱在扩大,需引起水产养殖领域的重视,在养殖过程中可根据药敏实验结果选用合适的国标渔药进行防治。
2021, 48(12):4799-4816. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210215
摘要:[背景] 淡玫红鹅膏(Amanita pallidorosea)是鹅膏属檐托鹅膏组的一种剧毒鹅膏菌,其子实体内含有丰富的鹅膏环肽毒素,但其编码毒环肽和相关肽的基因家族“MSDIN”尚待深入研究。[目的] 探究淡玫红鹅膏中编码毒环肽及相关肽的基因家族成员的多样性、保守性及其系统发育。[方法] 采用Illumina HiSeq 2000平台对淡玫红鹅膏转录组进行测序,使用TBLASTn软件对MSDIN基因家族进行检索,并设计特异性引物进行PCR验证,通过生物信息学比对分析MSDIN基因家族成员的种类和序列构成,通过重建分子系统发育树了解其演化历程。[结果] 通过对MSDIN基因家族的查找,从转录组数据获得了60条环肽编码基因,经PCR验证其可编码32条环肽,包括α-鹅膏毒肽、β-鹅膏毒肽和羧基二羟鬼笔毒肽。本研究报道了8条新环肽。分子系统发育树分析显示,鹅膏环肽分为鹅膏毒肽、鬼笔毒肽和未知功能环肽3大支。系统发育结合保守序列推测出7条潜在的新毒肽。[结论] 淡玫红鹅膏具有丰富的鹅膏环肽资源,利用转录组测序能够系统挖掘鹅膏环肽新资源,为其整体结构解析奠定基础。
岳晔,薛松,季林华,范殊璇,贺正文,傅翔,其力格尔,马伟,邓子新
2021, 48(12):4817-4827. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210291
摘要:[背景] 在结直肠肿瘤等多种肿瘤中普遍存在的具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)与结直肠肿瘤发生、预后不良、复发及化疗耐药等密切相关。其引发炎症、对肿瘤微环境中巨噬细胞等免疫细胞作用与机制尚待阐明。[目的] 对比分析F.nucleatum脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)与嗜黏蛋白阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila)、大肠杆菌(Escherichia coli)的LPS诱导单核细胞极化、炎性细胞因子表达等活性差异,探讨F.nucleatum在诱发慢性炎症、致癌等过程中的作用与机制。[方法] 分别用A.muciniphila、E.coli、F.nucleatum LPS或联合干扰素γ(Interferon-γ,IFN-γ)处理后,观察THP-1、THP-1 M0细胞的细胞形态变化,然后检测M0(CD11B)、M1(CD40、CD86)和M2(CD163、CD206)巨噬细胞标志基因、TLR3、TLR4、IL-6、IL-10等基因转录水平,以及IL-6、IL-10、C反应蛋白(C Reactive Protein,CRP)翻译水平的表达变化。[结果] 聚丙烯酰胺凝胶电泳(Polyacrylamide Gel Electrophoresis,PAGE)分析显示,A.muciniphila、E.coli、F.nucleatum这3种细菌的LPS条带位置、数量存在明显差异。F.nucleatum LPS在具有较强诱导THP-1细胞贴壁的同时,对经佛波肉豆蔻醋酸(Phorbol Myristate Acetate,PMA)处理贴壁的THP-1细胞,无论是单独或是联合IFN-γ处理,诱导形成伪足数、伪足长度及形成梭形细胞比例(M1型巨噬细胞)等均低于A.muciniphila和E.coli LPS。进一步转录水平检测巨噬细胞标志基因表达发现,M1标志基因中,CD40分别上调5 011.0%(P<0.001)、6 048.9%(P<0.001)和1 011.6%(P=0.009 4),CD86分别上调637.3%(P<0.001)、657.9%(P<0.001)和194.1%(P>0.05);M2标志基因中,CD163分别下调39.5%(P=0.001 1)、53.7%(P<0.001)和5.9%(P>0.05),CD206下调18.6%(P>0.05)、88.4%(P=0.005 5)和24.8%(P>0.05)。TLR、白介素家族基因转录水平分析发现,TLR3分别下调32.3%(P=0.044 7)、311.5%(P=0.001 9)、9.6%(P>0.05);IL-6分别上调17 763.2%(P<0.001)、35 458.2%(P<0.001)、1 123.6%(P>0.05);IL-10分别上调729.3%(P<0.001)、1 223.3%(P<0.001)、124.4%(P>0.05)。翻译水平上,A.muciniphila、E.coli、F.nucleatum LPS单独或联合IFN-γ处理时,THP-1细胞产生IL-6分别为0.16、6.17、0 pg/mL与410.03、1 334.40、46.20 pg/mL。[结论] F.nucleatum LPS不仅具有较强招募单核细胞并诱导其向M2极化的作用,同时,具有诱导巨噬细胞分泌低浓度IL-6的特性,说明其在引发慢性炎症及肿瘤免疫应答、逃逸等过程中发挥重要作用。综合上述信息,对致癌、免疫激活及肿瘤治疗相关细菌LPS的结构、活性、分子机制等研究将有助于明确革兰氏阴性细菌在慢性炎症、肿瘤发生、免疫调控等中的作用,以期为相关疾病预防与治疗提供新的策略与靶点。
张政中,董世娟,司伏生,陈冰清,谢春芳,李震,李家奎,于瑞嵩
2021, 48(12):4828-4835. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210340
摘要:[背景] S蛋白是猪流行性腹泻病毒(Porcine Epidemic Diarrhea Virus,PEDV)的主要结构蛋白和免疫原性蛋白,在前期的研究中,本课题组在S蛋白的胞内区鉴定到2个包含线性B细胞表位的短肽。[目的] 鉴定PEDV S蛋白胞内区线性B细胞表位的最小基序。[方法] 原核表达2个短肽的每次后移1个氨基酸的系列8肽,以兔抗S蛋白血清为一抗,通过Western Blot筛选阳性反应8肽,鉴定S蛋白胞内区线性B细胞表位的最小基序。[结果] S蛋白胞内区的2个包含线性B细胞表位的短肽共享一个表位,该表位的最小基序为1371QPYE1374。同源性分析显示该B细胞表位基序为保守性表位。[结论] 确定了S蛋白胞内区线性B细胞表位的最小基序为1371QPYE1374;S蛋白抗原表位的鉴定有助于提高对其结构和功能的理解。
2021, 48(12):4836-4843. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210321
摘要:[背景] 分生孢子表层黏液在虫生真菌与昆虫的互作中扮演着重要角色。鹿儿岛被毛孢是寄主专一、孢子表面具黏液层的虫生真菌,但其胞外黏液成分尚不清楚。[目的] 优化鹿儿岛被毛孢分生孢子黏液蛋白的提取方法,对黏液蛋白组分进行质谱鉴定,探究分生孢子胞外黏液的蛋白成分。[方法] 用低浓度还原剂二硫苏糖醇(Dithiothreitol,DTT)对胞外黏液进行温和洗脱并优化提取条件,聚丙烯酰胺凝胶电泳(Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis,SDS-PAGE)检测蛋白提取浓度,用碘化丙啶(Propidium Iodide,PI)染色法检测孢子细胞膜选择通透性,通过肽段酶解、LC-MS/MS数据采集及蛋白质比对分析鉴定蛋白质。[结果] 鹿儿岛被毛孢分生孢子黏液蛋白的最佳提取条件:孢子浓度为5×107 cells/mL,DTT浓度为2 mmol/L,4 ℃提取24 h;黏液蛋白提取后不影响孢子细胞膜通透性。提取的黏液蛋白共鉴定到蛋白质77个,蛋白丰度排前10的蛋白多为分泌性小分子蛋白,包括未注释的蛋白、几丁质酶、脂酶或是与昆虫体壁降解相关的酶类。[结论] 鹿儿岛被毛孢胞外黏液中富含与寄主识别、穿透相关的蛋白质,与被毛孢的黏附、识别功能密切相关。
2021, 48(12):4844-4870. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210386
摘要:生物脱氮是污水处理厂的核心,掌握生物脱氮过程相关微生物代谢特性,对于探索微生物资源和提高污水处理厂脱氮性能具有重要意义。近年来,分子生物学方法不断发展和改进,已被广泛应用于揭示脱氮微生物群落多样性、组成结构和潜在功能等方面,大幅提升了研究者们对污水生物脱氮系统中微生物,尤其是不可培养微生物的代谢机理、抑制调控原理及新型生物脱氮工艺途径的认识。本文对流行的分子生物学方法(16S rRNA基因测序、实时荧光定量PCR技术、宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白质组学和代谢组学)进行了介绍,综述了其在硝化细菌、反硝化细菌、完全氨氧化细菌、厌氧氨氧化细菌、厌氧铁氨氧化细菌、硫酸盐型厌氧氨氧化细菌及亚硝酸盐/硝酸盐型厌氧甲烷氧化微生物等方面的研究进展,阐明了这些氮素转化微生物在氮循环过程的代谢途径和酶促反应,并从标准测定方法构建、不同方法的联用及跨学科结合和检测方法的简易化这3个方面展望了分子生物学方法的技术突破及其在污水生物处理系统中的应用前景。本综述从系统角度全面认识脱氮微生物群落及其结构,为未来污水处理生物脱氮微生物的研究提供了新方向。
2021, 48(12):4871-4883. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210299
摘要:肠道病毒71型(Enterovirus 71,EV71)是引起重症手足口病(Hand,Foot and Mouth Disease,HFMD)的主要病原体。重症HFMD进展迅速,可表现为严重的神经系统并发症,甚至危及生命。目前临床上防治EV71感染缺乏特异、高效的药物,其残疾率和死亡率很高。随着研究的深入,已经发现了大量具有抗EV71能力的化合物,人们探索的药物机制和药物靶点各不相同。因此,本文从药物靶向病毒、宿主等角度出发,针对抗EV71感染的天然药物、合成药物及常见中药中活性成分作用机制的最新进展进行综述与讨论。此外,对抗病毒药物筛选技术进行简要概述,以期为抗EV71药物的筛选与研发设计等相关研究提供参考。
2021, 48(12):4884-4893. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210344
摘要:肠道微生物群落与结直肠癌(Colorectal Cancer,CRC)有着十分密切的关系。肠道微生物的群落变化可能会伴随着CRC的发生,而一些有害菌的出现可能是导致CRC的直接原因。其中,具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)、产肠毒素脆弱拟杆菌(Enterotoxigenic Bacteroides fragilis,ETBF)和pks阳性大肠杆菌(pks+ Escherichia coli)与CRC的发生最密切。本综述着重介绍了pks+ E. coli及Colibactin的致病原因、对肠道微生物组成的影响、Colibactin的合成及怎样抑制或促进pks+ E. coli。同时也对ETBF和F. nucleatum可能的致癌原因、对肠道微生物组成的影响及对二者的促进或抑制做出了介绍。
2021, 48(12):4894-4903. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210348
摘要:抗生素的滥用和人口的大量流动使得病原菌耐药性增强并与其他病原体产生共感染等问题,严重威胁人类的生命安全,因此,研发新型抗菌药物成为人类亟待解决的问题。丙氨酸消旋酶是以磷酸吡哆醛为辅酶催化L-丙氨酸与D-丙氨酸旋光结构互换的一类异构酶,其消旋产物D-丙氨酸对细菌细胞壁的形成具有决定性作用,与细菌性疾病密切相关。抑制丙氨酸消旋酶的活性会影响细菌的生存,近年来成为设计抗菌药物的一个理想靶位,其抑制剂的开发已成为抗菌药物研发的热点。本文从丙氨酸消旋酶的来源、结构、功能、应用及抑制剂等方面进行系统阐述,并对丙氨酸消旋酶的研究提出新的策略,为进一步研究丙氨酸消旋酶与致病菌的关系及抗菌药物候选靶标的研究提供理论基础。
2021, 48(12):4904-4917. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210250
摘要:蔗糖磷酸化酶属于糖苷水解酶13家族,能够催化蔗糖的可逆磷酸解。利用其广泛的底物混杂性,蔗糖磷酸化酶可以将葡萄糖基转移至不同的受体合成熊果苷、甘油葡萄糖苷、低聚糖及多酚化合物的衍生物等产物,这些催化产物可广泛应用于食品、药品、化妆品等行业。随着酶催化技术和蛋白质工程的发展,蔗糖磷酸化酶受到了越来越多的关注,该酶的应用范围也得到了扩大。本文综述了近年来蔗糖磷酸化酶在酶的来源、结构、功能及应用领域等的研究进展,同时讨论了该酶的蛋白质工程改造方法与局限性,并展望了该酶可能的研究方向。
2021, 48(12):4918-4931. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210265
摘要:近年来,随着经济的快速发展,大量有机化合物随着工业废水和生活污水排放进入水体,严重破坏了水环境的生态平衡,威胁着水生生物及人类健康。植物-微生物联合修复技术因具有修复效率高、持续时间长、投入成本低,而且不会产生二次污染等特点,在水体有机污染治理中受到了人们的广泛关注。本文综述了近年来水生植物-微生物联合去除水体有机污染物的应用现状,详细阐述了水生植物-微生物联合修复过程中的研究方法、作用机制及影响因素。以期不断完善和优化水生植物-微生物联合修复技术,为实现水环境有机物污染的统筹高效治理提供参考。
2021, 48(12):4932-4942. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210284
摘要:米曲霉作为一种重要的工业微生物,在异源蛋白表达方面已有广泛应用,受限于被表达蛋白的修饰及分泌过程,目前实际生产使用的基因供体主要局限于其他真菌,尤其是丝状真菌。当外源基因来源于植物、昆虫和哺乳动物时,米曲霉所生产的异源蛋白产量及生物活性往往不尽如人意。本文综述了米曲霉作为宿主表达异源蛋白的研究进展,包括其现有的遗传操作手段及异源表达方面的应用及探索,重点介绍了应用过程中面临的挑战和解决策略,另外,对米曲霉表达异源蛋白的应用前景及发展方向进行了展望。
2021, 48(12):4943-4953. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210251
摘要:蜡样芽孢杆菌是常见的食源性致病菌之一,其产生的毒素会引起食物中毒。蜡样芽孢杆菌主要引起2种类型的食物中毒,即呕吐和腹泻综合征,并可造成各种局部和全身感染。随着抗生素的广泛、大量使用,蜡样芽孢杆菌的耐药性不断增强,现已有报道出现多重耐药性。本文对蜡样芽孢杆菌的耐药现状及耐药性机制进行了综述,以期正确理解蜡样芽孢杆菌耐药性的特点及其规律,从而为防治蜡样芽孢杆菌耐药性的产生及合理用药提供理论依据。
2021, 48(12):4954-4962. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210261
摘要:生物安全与生物伦理问题近年时有发生,如何给生物技术专业学生上好生物安全与生物伦理学课程值得研究与探讨。小班课教学是近年来国内高校教学改革的新举措,可拉近师生距离、增加师生互动,更为灵活且有针对性,有助于教学质量的提高。本文结合生物技术专业生物安全与生物伦理学课程特点及小班课教学实践,探讨小班课教学经验,反思不足并提出改进建议。
陈胜男,张海涵,黄廷林,朱陆莉,杨福玲,苏含笑,陈兴都,吴蔓莉,王丽
2021, 48(12):4963-4971. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210397
摘要:“环境工程微生物学”是环境科学专业的核心基础课程,如何在教学过程中以学生为中心,注重学生能力培养,是“环境工程微生物学”课程教学改革的重要环节。本文从与实践结合、教学与科研有机结合、构建课程思维导图、挖掘与融入“课程思政”元素等多样化教学方法进行理论教学的改进。实践证明,“环境工程微生物学”课程的教学改革激发了学生的学习兴趣,提高了学生对知识的应用及理解能力。
2021, 48(12):4972-4979. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210418
摘要:从微生物学实验教学的实际应用出发,以“土壤枯草芽孢杆菌的分离与鉴定”为主题,建立了微生物学实验课程的虚拟仿真实验教学平台。文中介绍了该平台的建设方法、功能及其实践应用。该平台充分发挥了现代信息技术的作用,与实体课堂教学进行有机结合,能有效提升教学效果、增强学生的学习兴趣和学习能力,为推进微生物学实验教学改革创新和高层次人才培养奠定了基础。
张徐俞,黄俊,杨稳,付媛媛,陈正伟,郑晓叶,朱凝瑜,李业,俞晓平
2021, 48(12):4980-4988. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210331
摘要:[背景] 十足目虹彩病毒1(Decapod Iridescent Virus 1,DIV1)可感染南美白对虾、中国对虾和日本对虾等,是危害对虾养殖业的主要病毒之一。当前高效、快速、简便地检测对虾是否感染DIV1是减少其发生和危害的重要途径。[目的] 将成簇的规律间隔短回文重复序列(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,CRISPR)及其相关蛋白12a (CRISPR Associated Protein 12a,Cas12a),即CRISPR-Cas12a系统,与重组酶聚合酶扩增(Recombinase Polymerase Amplification,RPA)技术相结合,建立快速检测DIV1的方法(RPA-Cas12a),并探讨该方法在实际样本检验中的应用价值。[方法] 通过提取DIV1 DNA,设计其RPA引物、crRNA及报告探针,优化并建立RPA结合CRISPR-Cas12a的快速检测方法,进一步分析该方法检测DIV1的灵敏度与特异性,并比较建立的方法与qPCR法的一致性。[结果] 建立的RPA-Cas12a快速检测方法可在40 min内实现对虾样本DNA中DIV1的检测,检测限为10 copies/reaction。用该方法分别对对虾白斑综合征病毒(White Spot Syndrome Virus,WSSV)、传染性皮下及造血组织坏死病毒(Infectious Hypodermal and Hematopoietic Necrosis Virus,IHHNV)、虾肝肠胞虫(Enterocytozoon Hepatopenaei,EHP)及DIV1进行检测,结果仅DIV1发生特异性反应,而WSSV、IHHNV和EHP的检测结果均为阴性。采用RPA-Cas12a检测61份实际样本,结果均与qPCR检测法的阳性检出率一致。[结论] 建立的RPA-Cas12a方法检测十足目虹彩病毒1具有快速、简便、灵敏度高且特异性强的特点,为十足目虹彩病毒1的快速检测提供了新的工具。
2021, 48(12):4989-5000. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210670
摘要:[背景] 单增李斯特菌为肉类及乳制品中常见的食源性致病菌,传统的培养法检测无法满足口岸大批量食品的快速检测要求,建立简便、灵敏、快速及现场可操作的技术至关重要。[目的] 建立快速简便的荧光重组酶介导等温扩增(Recombinase-Aided Amplification,RAA)法检测单增李斯特菌,以适应口岸快速通关及监管的实际需求。[方法] 根据单增李斯特菌hlyA基因保守区设计特异性引物、探针,通过引物两两组合结合探针筛选出扩增效率及灵敏度最佳的引物组合,优化反应温度及引物探针浓度,确定最佳反应条件。将建立的荧光RAA法应用于食品基质及实际样品检测中,同时与国标GB 4789.30-2016进行比对验证。[结果] 单增李斯特菌荧光RAA最佳反应温度为42 ℃,最佳引物、探针终浓度均为400 nmol/L。建立的荧光RAA法特异性强,纯菌灵敏度达到3×102 CFU/mL。加标食品基质牛肉、大西洋鲑鱼及再制干酪LB2增菌只需4 h,即可检测原始浓度分别达到0.3、3、30 CFU/mL的单增李斯特菌。荧光RAA法只需5 min即可观察结果,20-30 min完成扩增,速度及灵敏度明显高于国标法。[结论] 建立的荧光RAA法可用于口岸和其他场所进行单增李斯特菌的快速检测与监控。
2021, 48(12):5001-5007. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210246
摘要:[背景] 蜜蜂急性麻痹病毒(Acute Bee Paralysis Virus,ABPV)是一种高毒力的蜜蜂病毒,可以引起蜜蜂的大批死亡和蜂群衰竭。[目的] 建立一种快速、灵敏的ABPV实时荧光RT-PCR检测方法。[方法] 根据ABPV衣壳蛋白基因保守序列设计引物和探针,通过对引物、探针浓度和退火温度等反应条件进行优化,建立基于TaqMan探针检测ABPV的实时荧光RT-PCR方法,并对方法的灵敏性、特异性和稳定性进行验证。[结果] ABPV实时荧光RT-PCR检测方法在9.8×101-9.8×108 copies/μL之间呈现良好的线性关系,线性相关系数R2为0.998,扩增效率为103.8%。该方法的检测灵敏度为9.8 copies/μL;对其他蜜蜂病毒不发生交叉反应,具有良好的特异性;重复性试验结果显示组内和组间的变异系数分别为0.19%-0.80%和0.57%-1.07%,重复性良好。对2018年-2019年在福建地区采集的70份蜜蜂样品进行ABPV检测,阳性率为2.86%。[结论] 建立的ABPV实时荧光RT-PCR检测方法能用于该病的实验室检测、流行病学调查和疫情监测。