2021, 48(2):351-361. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200118
摘要:【背景】研究珊瑚-细菌、虫黄藻-细菌的相互作用是解析珊瑚健康机理的关键。对珊瑚共附生细菌进行稳定荧光标记有助于原位观察细菌与虫黄藻或珊瑚的相互作用。当前,对于野生型珊瑚共附生细菌遗传操作体系的研究有限,限制了对细菌与珊瑚、虫黄藻原位互作模式的揭示。【目的】建立一种适合专性海洋细菌的遗传操作体系,利用其对珊瑚组织来源细菌进行绿色荧光蛋白标记,用于研究标记菌株与虫黄藻的相互作用。【方法】通过电穿孔的方式将构建好的广宿主重组质粒转入供体菌(Escherichia coli WM3064),然后将供体菌与添加海水才可以生长的受体菌SCSIO 12696 (港口球菌科,Porticoccaceae;分离自鹿角杯形珊瑚组织)按供、受体菌细胞数比分别为4:1、2:1、1:1比例混合,在25 °C和30 °C下于改良LB培养基上接合转移。显微观察标记细菌与虫黄藻相互作用。【结果】改良的LB培养基适用于需海水才可生长的专性海洋细菌的接合转移实验。接合转移的效率与供、受体菌的比例及温度有关。确定优化的接合转移条件为:供、受体菌的比例为1:1,温度为30 °C。利用建立的接合转移体系,构建了增强型绿色荧光蛋白标记菌株SCSIO 12696。在激光扫描共聚焦显微镜下能清晰观察到标记菌株SCSIO 12696和虫黄藻在共培养时的相互作用。【结论】建立了适合专性海洋细菌的遗传操作体系,利用其构建荧光蛋白标记菌株可用于虫黄藻-细菌、珊瑚-细菌相互作用的研究,有助于揭示珊瑚共附生细菌的生态作用机制。
2021, 48(2):362-372. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200245
摘要:【背景】微生物脱硫是脱除气体中硫化氢的一种有效方法,其中,硫颗粒的生成与代谢是控制生物脱硫效率的关键,但目前相应的控制方法很少。【目的】研究不同种类表面活性剂对硫碱弧菌D301生成及利用硫颗粒的影响。【方法】通过摇床培养,利用X射线衍射、冷场发射扫描电镜、能谱分析及傅里叶红外光谱对硫颗粒进行表征。【结果】单质硫主要以S8形式存在,吐温-80和十二烷基磺酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS)的添加对硫颗粒的形态及生成量影响明显。对照组中生成的硫颗粒呈规则球形,光滑完整,其表面附着蛋白质等生物大分子;加入0.01 g/L吐温-80后,硫颗粒呈长杆状、颗粒增大、利用速率减慢;加入0.3 g/L的SDS后,硫颗粒呈短棒状、生成量减少、利用速率加快,同时延缓了硫碱弧菌D301的衰亡。【结论】添加表面活性剂可以改变硫颗粒形态并且影响其利用,是一种调控硫颗粒生成和代谢的有效手段。
2021, 48(2):373-382. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200976
摘要:【背景】生物阴极微生物燃料电池因其构造成本低和阴极可持续性发展的优点而成为一种很有前途的废水处理系统,但阴极微生物的氧化还原性能限制了其在实际应用中的推广。【目的】为了提高生物阴极的性能,需要深入了解影响阴极氧化还原性能的微生物群落。【方法】利用16S rRNA基因高通量测序技术分析对比原始接种污泥样品和驯化后阴极电极上生物膜样品多样性及结构变化。【结果】测序结果表明,原始接种污泥样品与驯化后阴极电极生物膜样品中微生物群落种类和结构存在显著差异,驯化后阴极电极生物膜样品中变形菌门(Proteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和特吕珀菌属(Trueperaceae)相对丰度比例高于原始污泥样品,成为优势菌群。【结论】驯化对系统阴极电极生物膜群落影响显著,随着产电量的输出,优势菌群不断富集,最终形成一个适应该实验环境下的新的微生物群落。对优势菌群结构和变化进行探讨,为生物阴极的研究补充更多生物学方面的理论基础。
陈禹竹,唐琦勇,张立慧,顾美英,楚敏,朱静,艾尼江?尔斯满,孙建,张志东
2021, 48(2):383-391. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200217
摘要:【背景】玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)是一种具有类雌激素作用的霉菌毒素,常会污染谷物和饲料,严重威胁动物和人类的健康。生物脱毒作为理想的去除ZEN的方法,广受关注,然而相关菌株较少,仍有待进一步筛选。【目的】明确一株玉米赤霉烯酮降解菌的生物学分类地位,并优化其赤霉烯酮降解菌降解条件。【方法】通过菌株的16S rRNA基因序列比对,构建系统发育进化树,并开展了相关培养条件的单因素优化和玉米赤霉烯酮降解动力曲线的绘制。【结果】实验菌株WLB-29经鉴定为斯塔普氏菌属(Stappia),其16S rRNA基因序列在GenBank上登录号为MT196321,该序列与模式菌株Stappia indica B106T相似性最高为97.47%,初步确定为斯塔普氏菌属潜在新种。单因素优化表明,菌株降解玉米赤霉烯酮的最佳条件为LB培养基、37 °C培养、pH 8.0、2%接种量和玉米赤霉烯酮初始浓度为10 mg/L,在此条件下培养144 h后,玉米赤霉烯酮的降解率最高可达92.56%。【结论】菌株WLB-29具有较好的ZEN降解作用,为进一步解析菌株降解ZEN作用机理提供了研究基础,也为进一步开发利用菌株开展ZEN的生物脱毒提供了新的菌株资源。
2021, 48(2):392-406. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.191069
摘要:【背景】植物内生细菌既能抑制病原菌对植物的侵染,也具有促生作用。分离具有拮抗和促生活性的内生细菌可为开发微生物菌肥提供理论依据。【目的】筛选内生细菌中的优势拮抗、促生菌种资源。【方法】以地锦草为材料,采用4种分离培养基分离该植物内生细菌,通过形态特征以及16S rRNA基因序列分析,鉴定内生细菌的分类归属。采用平板对峙法,测定内生细菌对棉花立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、小麦赤霉病菌(Fusarium graminearum)、玉米小斑病菌(Bipolaris maydis)的拮抗活性。通过固氮、解磷、产吲哚乙酸(Indole Acetic Acid,IAA)、产铁载体能力等指标初步检测地锦草内生细菌的促生活性。【结果】共分离到133株内生细菌,分属于4门5纲8目13科25属,其中变形菌门(Proteobacteria)为优势门(52.63%),优势属为芽孢杆菌属(Bacillus),占15.79%。发现有8株菌相似性小于98.65%,可能为潜在新物种。拮抗活性结果表明,22株菌有不同程度的抑菌作用,其中菌株DHL56、DHN17、DHP3、DHP8对这3种病原菌都有抑制作用,均为芽孢杆菌属。菌株DHP8抑制作用最强,对棉花立枯丝核菌、小麦赤霉病菌抑制率分别为73.80%、71.25%,对玉米小斑病菌抑制率为61.70%。促生潜力结果表明,76株菌具有固氮能力;19株菌具有解磷能力;37株菌能产吲哚乙酸,菌株DHL55产吲哚乙酸的量达到105.67 mg/L;7株菌能合成铁载体。其中有9株菌同时有固氮、解磷、产吲哚乙酸能力;菌株DHP8具有固氮、解磷、合成铁载体能力。DHP8不仅具有一定促生潜力,还对棉花立枯丝核菌、小麦赤霉病菌、玉米小斑病菌有明显的拮抗作用,需进一步研究。【结论】地锦草内生细菌种类丰富,获得多株具有优良拮抗和促生活性的菌株,为进一步开发微生物农药及菌肥资源提供新的菌株材料。
2021, 48(2):407-413. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200262
摘要:【背景】将木薯渣作为饲料资源进行开发和利用能够减轻环境污染,实现资源就地转化,已成为国内外研究热点。微生物发酵可降低木薯渣的粗纤维含量,改善适口性,提高饲料转化率。【目的】筛选对木薯渣发酵效果较好的微生物发酵剂及其发酵时长。【方法】试验选用A (芽孢菌+乳酸菌+酿酒酵母菌)、B (戊糖片球菌+酿酒酵母菌)和C (植物乳杆菌+枯草芽孢杆菌+酿酒酵母菌)这3种复合微生物发酵剂与新鲜木薯渣混合,随机分为7组,每组5个重复,分别于发酵的第0、1、3、7、14、28和56天取样,测定其常规营养成分。【结果】与发酵前相比,发酵剂A和B可显著增加木薯渣的粗灰分含量(P<0.05),发酵剂C可显著增加木薯渣的粗蛋白质含量(P<0.05);3种发酵剂均可显著降低木薯渣的中性洗涤纤维含量、显著增加粗脂肪含量(P<0.05)。【结论】微生物发酵可有效改善木薯渣的营养价值,其中利用发酵剂C进行短期发酵对其营养价值,尤其是粗蛋白质和粗脂肪含量的提高最明显。
王宇乔,黄和强,王石垒,穆晓清,李善文,祁万军,孔令武,吴群,冯声宝,徐岩
2021, 48(2):414-425. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200190
摘要:【背景】环境因素是微生物生长代谢的重要驱动因素,因此,解析其对白酒酿造过程中微生物群落演替的影响对青稞酒的可控化生产具有重要作用。氨基酸作为微生物生长代谢的重要营养底物以及环境因素,其对微生物群落演替的作用尚不明确。【目的】揭示环境因素对青稞酒发酵过程中微生物群落演替及风味代谢的驱动作用。【方法】通过气相色谱-质谱联用技术对比检测肚里黄和瓦蓝两种青稞原料酿造青稞酒过程中风味物质变化情况;采用高通量扩增子测序及多元统计分析比较两种青稞酒醅中微生物群落结构特征;结合蒙特卡洛置换检验确定环境因素对微生物的影响;通过模拟发酵对以上研究结果进行验证。【结果】肚里黄青稞酒醅中酯类化合物的含量及其发酵后期乳酸杆菌相对丰度和氨基酸含量显著低于瓦蓝酒醅(P<0.05);通过生物信息学分析发现,环境因素中游离氨基酸是青稞酒发酵过程微生物群落演替重要的推动因素,且乳酸杆菌相对丰度与游离氨基酸呈显著相关;模拟发酵实验证实了特定氨基酸不足会影响乳酸杆菌生长。【结论】揭示了青稞酒发酵过程中游离氨基酸对微生物群落组装的驱动作用,进而影响青稞酒的风味品质,为青稞酒的可控发酵提供理论基础。
2021, 48(2):426-436. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200299
摘要:【背景】红茶菌是一种由细菌和酵母菌共生发酵而成的传统茶饮料。该饮料中含有多种有益人体健康的营养物质,具有促进消化、消炎、抗菌、抗糖尿病等生理作用。这些有益的代谢物是以醋酸菌和酵母菌为主的微生物相互作用而产生的。因此,红茶菌是一个优良的研究微生物相互作用的体系。【目的】分析不同菌株单独培养和混合培养对菌体生长和代谢产物的影响,了解红茶菌群中不同微生物之间的相互作用关系。【方法】利用稀释分离法获得红茶菌优势菌株,并采用形态观察和分子生物学分析相结合鉴定菌株。设计不同的培养组合,考察菌株单独培养和混合培养对发酵液pH值、酸度、还原糖和总茶多酚含量的影响。【结果】不同菌株及其组合均能在茶糖水中生长,但生长能力存在显著差异。菌株生长能力与发酵产生还原糖的能力密切相关。葡萄糖醋酸杆菌发酵产生有机酸的能力强,从而影响发酵液的pH值。菌株发酵显著提升发酵液中总多酚类化合物的含量。与各菌株单独培养相比,3个菌株的混合培养有利于菌群稳定,显著促进发酵液中还原糖、有机酸的产生和pH值下降,一定程度上促进多酚类物质的含量。【结论】红茶菌群由多种微生物组成,菌株之间有着复杂的相互作用关系。不同菌株之间的混合有利于形成稳定的菌群,促进有机酸、还原糖和多酚化合物的代谢,是红茶菌饮料产生酸甜滋味和生理活性的生化基础。
2021, 48(2):437-448. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200244
摘要:【背景】丙酸钙作为在面包等食品中添加的防腐剂,具有一定的抑菌作用,但目前对其的研究大多聚焦于生化、群体层次。【目的】在分子水平上探究丙酸钙对酵母起抑菌作用的机制。【方法】取实验组和对照组中对数生长期的耐高糖酵母BH1进行转录组测序及分析,并进行实时荧光定量PCR验证。【结果】与6 h对照组(无丙酸钙处理;Control Group,CG)相比,6 h实验组(丙酸钙处理2 h;Calcium Propionate 2 h Group,CP2G)中有1 438个差异表达基因,其中643个基因上调,795个基因下调。然而与4 h实验组(丙酸钙处理0 h;Calcium Propionate 0 h Group,CP0G)相比,CP2G中共有1 921个差异表达基因,其中1 438个基因上调,483个基因下调。差异表达基因涉及MAPK (Mitogen-Activated Protein Kinase)信号途径、细胞周期途径及减数分裂途径等多条途径,细胞壁合成过程也受到影响。【结论】探究了丙酸钙对酵母产生抑菌作用的分子机制,为进一步揭示丙酸钙的抑菌作用机理提供了理论基础。
2021, 48(2):449-461. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200182
摘要:【背景】随着水产养殖业的发展和养殖集约化程度的提高,养殖水环境日趋恶化,养殖动物病害频发,而水产益生菌因其环境友好、安全而被广泛应用于水产养殖中。【目的】从南美白对虾养殖池底泥分离枯草芽孢杆菌,探究其体外生物学特性及对水质的净化作用,以期扩充微生态制剂的种质资源。【方法】采用稀释涂布平板法分离菌株,通过形态学观察、生理生化特征、微生物鉴定系统表型测定以及16S rRNA基因序列分析对分离菌株鉴定分类;采用单因素控制法研究体外生物学特性;采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法测定养殖水体中亚硝酸盐(NO2?-N)含量,纳氏试剂分光光度法测定氨氮(NH3-N)含量,碱性高锰酸钾法测定化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)。【结果】通过表型鉴定和16S rRNA基因序列分析,从南美白对虾养殖池底泥中筛选了一株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) WH1。体外生物特性研究表明,菌株WH1比模式菌具有更强的耐高温、耐人工胃液、耐胆盐、抑制金黄色葡萄球菌和副溶血性弧菌能力,而且对欧洲食品安全局规定的用作饲料添加剂的芽孢杆菌必检的8种抗生素敏感,符合水产益生菌用作饲料添加剂的体外评价标准。此外,水质净化研究表明菌株WH1能显著降低水体中的NO2?-N、NH3-N含量及COD值(P<0.05)。【结论】筛选的枯草芽孢杆菌WH1可用作水质调控剂,同时具有用作饲料添加剂的体外生物学特性优势,有效扩充了微生态制剂的种质资源。
2021, 48(2):462-470. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200163
摘要:【背景】衣原体独特的发育周期是在包涵体内完成的,大约7%–10%的基因编码包涵体膜蛋白,由此可见包涵体膜蛋白可能在其发育和致病过程中发挥重要作用。然而,其具体功能仍有待深入研究。【目的】筛选包涵体膜蛋白CT225的互作分子,以期进一步了解其可能的生物学功能。【方法】首先表达融合蛋白GST-CT225,用亲和层析法从HeLa细胞裂解液中筛选CT225的互作分子,所得蛋白进行质谱分析。确定候选蛋白,然后通过免疫共沉淀方法(Co-Immunoprecipitation,CO-IP)、谷胱甘肽巯基转移酶(Glutathione S-Transferase,GST)下拉/沉降实验和亚细胞定位等方法进行验证。【结果】参考质谱分析得分,通过实验初步验证得出波形蛋白(Vimentin,VIM)为与CT225相互作用的蛋白。【结论】CT225与HeLa细胞的波形蛋白Vimentin互相作用,提示其功能可能与维持细胞骨架完整性、膜运输和脂质转运等有关。
2021, 48(2):471-479. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200122
摘要:【背景】单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)对一些临床常用抗生素、乳酸链球菌素(Nisin)等抗菌药物的敏感性下降,然而其背后的机制仍未完全阐明。【目的】调查转运蛋白VirAB在Lm对抗菌药物的耐药性及生物被膜形成中的作用。【方法】利用同源重组技术构建Lm基因缺失突变株,比较野生株和缺失株对抗菌药物的耐药性;利用微孔板法观测突变株生物被膜形成能力的变化;利用平板泳动法研究菌株的泳动能力。【结果】与野生株相比,virAB缺失突变株对头孢类抗生素、Nisin和溴化乙锭的敏感性增加;当培养基中分别添加亚致死浓度的苯扎氯铵、卡那霉素和四环素时,突变株均表现出不同程度的生长缺陷。缺失virAB后菌株形成生物被膜的能力下降。【结论】VirAB在Lm对头孢类等抗菌药物的耐药及生物被膜形成方面具有重要作用。
2021, 48(2):480-492. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200162
摘要:【背景】蝉花是传统中药材,前期研究发现柞蚕培养蝉花与野生蝉花成分类似,因此有替代野生蝉花利用的潜力。【目的】揭示柞蚕培养蝉花各部分的代谢组差异,为合理利用人工培养柞蚕蝉花提供理论依据。【方法】用基于HPLC-DAD-TOF/MS代谢组学方法,比较人工培养柞蚕蝉花的虫体、体表菌丝和孢梗束的代谢组差异。【结果】人工培养柞蚕蝉花不同部位代谢组差异显著。蝉花虫体内虽然充满菌丝(菌核),但次生代谢产物并不多,仅二氢神经酰胺和植物鞘胺醇等少数化合物较其他部位多,表明虫体内物质以大分子储藏物质为主。虫体内的植物鞘胺醇含量较高,与蝉棒束孢受柞蚕蛹的免疫损伤有关。虫体表面菌丝中被检测到大量次生代谢产物,这可能是因为虫体内分解的营养成分会优先被菌丝吸收。孢梗束的次生代谢产物相对较少。【结论】柞蚕蝉花不同部位的代谢物显著不同,其虫体表面菌丝次生代谢产物较多,具有较大的代谢物利用潜力。
2021, 48(2):493-501. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200197
摘要:【背景】夜蛾科害虫易对化学杀虫剂产生高抗性,但一些化学农药可以对部分虫生真菌的毒力作用效果起增幅作用,目前缺乏对莱氏野村菌(Nomuraea rileyi)的该方面研究。【目的】探究对常用有机磷杀虫剂敌敌畏具有较强耐药性的紫外线诱变莱氏野村菌突变菌株的生理特性,包括菌丝生长、产孢情况和产几丁质酶活性。【方法】在紫外线诱变莱氏野村菌结合药剂驯化筛选出的突变株Nr-UVY1和Nr-UVY6基础上,以添加不同含量敌敌畏的平板培养基对突变株进行菌丝生长抑制率、继代产孢量、几丁质酶活性测定。【结果】在含1 291 mg/L敌敌畏的培养基上,敌敌畏对出发菌株菌丝生长抑制率达到100%,突变株Nr-UVY1 (42.38%)和Nr-UVY6 (37.01%)均远低于出发菌株。处理浓度大于1 291 mg/L时,2株突变株的菌丝生长抑制率曲线平稳上升且远低于出发菌株,说明突变株对敌敌畏的抗药性显著且稳定。在各浓度敌敌畏含量的培养基上,突变株Nr-UVY6得到的菌丝抑制率均小于Nr-UVY1,说明突变株Nr-UVY6对敌敌畏的抗药性更强。在同样的培养条件下,2株突变株的开始产孢时间略迟于出发菌株。突变株各代的产孢量均明显高于出发菌株,尤其是突变株Nr-UVY6各代的产孢量始终高于出发菌株2倍以上且更稳定。透明圈法测定几丁质酶活性,突变株Nr-UVY6高于Nr-UVY1和出发菌株。【结论】筛选出的经过紫外线诱变的突变菌株对敌敌畏的抗性远高于出发菌株,在生长和繁殖方面表现出更优秀的性状,并且由于其几丁质酶的活性高,可进一步探究其致病性。
2021, 48(2):502-515. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200168
摘要:【背景】肠道微生物在宿主肠道微环境稳态中起着至关重要的作用。众多因子,如抗生素、饮食和年龄等会干扰这种微平衡,引起菌群平衡发生改变,进而影响到机体健康状况。太子参具有心肌保护、增加免疫、抗氧化、抗糖尿病、抗应激、抗疲劳等药理活性,而太子参内生菌代谢物对肠道微生物的调控作用以及可能对机体健康的影响目前还未见报道。【目的】研究太子参内生菌RPB-32分类地位及其代谢提取物对小鼠肠道微生物的调节作用,以探讨其对机体健康的影响。【方法】对RPB-32进行传统方法和分子鉴定。将120只KM小鼠随机分为溶剂对照组(3%乙醇)及石油醚提取物、正丁醇提取物和乙酸乙酯提取物低、中、高剂量组(n=12)。小鼠灌胃处理14 d后采集粪便,通过选择性培养基培养及宏基因组测序[溶剂对照(S.F.1为3%乙醇溶液)、乙酸乙酯提取物高剂量组(S.F.2)]检测灌胃前后小鼠肠道微生物的变化。【结果】常规传统方法与分子鉴定结果表明RPB-32为芽孢杆菌(Bacillus sp.)。与空白对照组相比,给予内生菌代谢提取物的乙酸乙酯中剂量组、乙酸乙酯高剂量组、正丁醇低剂量组、正丁醇中剂量组及正丁醇高剂量组乳酸菌数量明显增加,正丁醇中剂量组的肠球菌和正丁醇高剂量组的肠杆菌数量明显减少。S.F.2与S.F.1基于门、属和种水平上的微生物群落结构相比表明:S.F.2的拟杆菌门(Bacteroidetes)数量明显增加,而厚壁菌门(Firmicutes)数量明显减少;S.F.2的Bacteroides、Prevotella、Parabacteroides、Akkermansia、Helicobacter、Butyricimonas、Alistipes、Ruminococcus、Muribaculum、Barnesiella、Odoribacter、Azospirillum、Mucispirillum和Lactobacillus数量明显增多,Rikenella、Angelakisella、Clostridium、Oscillibacter、Pseudoflavonifractor、Flavonifractor、Mailhella、Desulfovibrio、Faecalibacterium、Eubacterium、Lachnoclostridium、Hungatella、Butyrivibrio、Blautia、Dorea、Ruminiclostridium、Roseburia、Anaerotruncus和Butyricicoccus等数量减少;S.F.2的Bacteroides sartorii、Bacteroides caecimuris、Bacteroides uniformis、Parabacteroides chinchillae、Parabacteroides glodsteinii、Helicobacter bilis、Bacteroides fragilis、Bacteroides vulgatus、Bacteroides thetaiotaomicron和Butyricimonas virosa等数量明显增多,Faecalibacterium prausnitzii、Rikenella microfusus、Flavonifractor plautii、Mailhella massiliensis和Clostridium clostridioforme等数量减少。【结论】初步判断太子参内生芽孢杆菌RPB-32代谢物(BM)对肠道微生物组成有明显影响,可能对机体糖脂降解、抗感染和抗炎等方面有改善作用。
2021, 48(2):516-523. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200452
摘要:【背景】自2014年以来,H5N6禽流感病毒在我国家禽和活禽市场持续进化,成为人类和动物健康的重大威胁。【目的】对2017–2019年中国南方地区93株高致病性H5N6禽流感病毒的HA基因进行分子进化分析。【方法】接种9–11日龄鸡胚分离核酸检测阳性的H5N6标本,运用下一代测序平台对病毒分离物进行全基因组测序,从NCBI和GISAID数据库下载参考序列,利用Blast、Mega 6.1及ClustalX等软件进行序列分析。【结果】2017–2019年,从189份江苏省H5亚型禽类/环境标本和1名H5N6患者咽拭子标本中共分离到43株病毒,完成了33株H5N6病毒的全基因组测序。下载网上同时期中国其他地区流行的H5N6毒株序列,对总计93株H5N6病毒的HA基因进行分子进化分析。93株H5N6病毒中有78株属于Clade 2.3.4.4h,9株病毒属于Clade 2.3.4.4e,4株H5N6病毒属于Clade 2.3.4.4b,1株属于Clade 2.3.4.4f,1株属于Clade 2.3.4.4g。所有93株病毒HA蛋白的裂解位点含有多个碱性氨基酸,表明它们都属于高致病性禽流感病毒。所有93株病毒HA蛋白的Q222和G224位氨基酸没有发生突变,保留了禽类受体α2-3半乳糖苷唾液酸(SAα2-3Gal)结合特性;158位点丧失糖基化,同时124位出现一个新的潜在糖基化位点。【结论】2017–2019年间中国南方地区H5N6病毒进化活跃,具有明显的基因多样性,需要加强对病毒分子进化的监测。
2021, 48(2):524-535. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200115
摘要:【背景】以往双歧杆菌质粒分类学研究较少,双歧杆菌属质粒系统分类方法缺失。【目的】建立双歧杆菌属天然质粒系统分类和鉴定方法,促进质粒在双歧杆菌生物学研究中的理解和应用。【方法】利用质粒复制起始蛋白进化树和基因组共线性分析方法,对目前所有已测序的双歧杆菌属天然质粒进行系统分类研究。【结果】双歧杆菌所有已知天然质粒可以划分为6个不同类型的质粒家族和3个独特的复合质粒,家族III和家族VI质粒可进一步划分为不同的亚型类群。家族III质粒是双歧杆菌属天然质粒的主要类型和优势家族。家族VI质粒成员亚型分类最丰富。在质粒家族水平,2种方法的分类结果完全一致。【结论】本文揭示了所有分析质粒之间的系统分类关系,建立了双歧杆菌属天然质粒系统的分类标准、方法和体系,可为今后双歧杆菌天然质粒分类和鉴定提供重要的理论参考和分类依据。
2021, 48(2):536-544. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200151
摘要:【背景】沙门氏菌是重要的食源性致病菌,其多重耐药现象不容忽视。【目的】分析杭州地区临床来源多重耐药沙门氏菌的耐药特征和感染状况。【方法】利用微量肉汤稀释法对339株沙门氏菌进行14类28种药物的最低抑菌浓度(Minimum Inhibitory Concentration,MIC)测定,对同时耐3类或3类以上药物的多种耐药株进行耐药特征、血清型分布等分析,并对其进行Xba I酶切及脉冲场凝胶电泳(Pulse Field Gel Electrophoresis,PFGE)。【结果】从339株沙门氏菌中检出234株多重耐药株,多重耐药率达69.03%,近3年数据比较结果显示差异无统计学意义(χ2=0.117,P=0.943);以同时耐4?8类药物的菌株多见,合计占总菌株数的56.93% (193/339);大部分多重耐药沙门氏菌(199/234,85.04%)同时耐5?13种药物;菌株的耐药模式较为分散,相对优势的耐药谱为AMP-AMS-NAl-STR-SUL (10株,4.27%)和AMP-STR-TET-MIN-DOX-SUL (7株,2.99%);鼠伤寒单相变种和德尔卑血清型的多重耐药现象较为突出,其多重耐药率分别为97.06% (66/68)和100% (11/11);234株多重耐药沙门氏菌分为162个PFGE带型,相似度为44.2%?100%,其带型呈散在多态性;PFGE带型相同的菌株,其耐药类别和耐药谱不一定相同,PFGE带型不同的菌株,其耐药类别和耐药谱也可能相同。【结论】杭州地区临床来源沙门氏菌多重耐药现象普遍,但耐药谱分散,耐药表型呈多样性,而且PFGE带型呈散在多态性,与耐药表型也不存在对应关系。其基因组特征和主要食物来源有待于进一步研究。
2021, 48(2):545-554. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200213
摘要:【背景】人A组轮状病毒(Rotavirus Group A,RVA)是婴幼儿胃肠炎的主要病原体及发展中国家婴幼儿死亡的重要原因,目前无特效药物治疗,疫苗预防是唯一可行的预防感染方法。外衣壳蛋白VP7和VP4是疫苗设计的主要靶点,针对该基因加强RVA地方株分子流行病学监测十分必要。【目的】对锦州地方流行RVA株VP7和VP4基因进行型别鉴定和序列特征分析。【方法】收集锦州地区2018?2020年RVA感染腹泻患儿的粪便标本,提取病毒RNA,通过RT-PCR扩增VP7、VP4基因片段并测序,得到7株RVA VP7和VP4序列。使用在线基因分型工具RotaC v2.0对测序结果进行分型分析。应用BLAST、DNAstar、Mega X、Bioedit等生物软件与临床流行株及疫苗株进行系统发育分析及氨基酸序列比对分析。【结果】分型结果表明7株锦州地方株均为G9P[8]型,系统发育分析证实其VP7和VP4基因分别属于G9-Ⅵ和P[8]-3谱系,核苷酸序列相似性分别为99.32%?100%与99.41%?100%。JZ株VP7与疫苗株Rotavac和Rotasiil相比,在抗原表位区7-1a、7-1b、7-2中分别存在4个和3个氨基酸替换。JZ株VP4与疫苗株Rotarix和RotaTeq VP4氨基酸序列相比,发现7个和4个氨基酸替换,位于抗原表位区8-1和8-3。【结论】2018?2020年在辽宁锦州地区检测到7株G9P[8]型RVA株,VP7和VP4序列相似性高于99%,G9P[8]型可能是辽宁省锦州地区2018?2020年婴幼儿轮状病毒腹泻的主要流行基因型之一。与同基因型疫苗株比较,位于JZ株VP7和VP4抗原表位区的氨基酸位点差异对于野毒株免疫逃逸机制的研究具有意义。
2021, 48(2):555-564. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200143
摘要:【背景】瘤胃细菌发酵碳水化合物产生的短链脂肪酸(Short Chain Fatty Acid,SCFA),可作为燃料和化工产品的前体物。乙醇在碳链延伸产生己酸过程中具有重要作用,但对瘤胃发酵不同纤维类饲料产己酸能力的研究少有报道。【目的】揭示乙醇对纤维类饲料体外瘤胃发酵的SCFA产量差异,挖掘潜在的产C5和C6脂肪酸细菌。【方法】利用体外连续传代和Illumina HiSeq测序等技术,比较了添加乙醇对6种饲料产SCFA能力的影响以及细菌群落结构的差异。【结果】6种纤维类饲料的总SCFA产量顺序为黑麦草>小黑麦草>燕麦草>玉米芯>稻秸>甜叶菊。添加乙醇显著提高了小黑麦草、黑麦草的戊酸和己酸产量;细菌群落以厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌门,乙醇显著提高了燕麦草组和小黑麦草组的放线菌门(Actinobacteria)和软壁菌门(Tenericutes)相对丰度;种水平上,甜叶菊、稻秸和玉米芯的优势菌与燕麦草、小黑麦草和黑麦草的优势菌相对丰度不同。相对丰度前10的细菌中,Prevotella sp. DJF CP65、Clostridium butyricum和Bifidobacterium thermophilum相对丰度与戊酸产量呈显著正相关,C. butyricum相对丰度与己酸产量呈显著正相关。【结论】瘤胃细菌体外发酵纤维类饲料并添加乙醇可生产更多戊酸和己酸,该结果为筛选可培养瘤胃细菌用于体外发酵提高戊酸和己酸产量、挖掘瘤胃细菌功能提供了参考数据。
2021, 48(2):565-572. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200142
摘要:幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,HP)被认为是引起人类胃部疾病的元凶之一。外膜囊泡(Outer Membrane Vesicles,OMVs)是由细菌外膜自发脱落而形成的囊泡状结构,其具有细菌外膜多数成分,包括外膜蛋白、多糖、脂质以及其他蛋白组分。越来越多的研究正在关注外膜囊泡在幽门螺杆菌感染、发生、发展过程中的作用。同时,研究表明幽门螺杆菌外膜囊泡作为疫苗,在防治幽门螺杆菌感染中也展现了良好的应用潜力。因此,本综述总结了目前关于幽门螺杆菌外膜囊泡组成成分的研究,并讨论了外膜囊泡在幽门螺杆菌存活和致病机制中的作用,以及外膜囊泡在幽门螺杆菌感染治疗中发挥的作用。
2021, 48(2):573-581. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200169
摘要:细菌胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)因其独特的理化特性和生理活性,在食品、制药和化工等领域广泛应用。在食品行业中,黄原胶、结冷胶和热凝胶等细菌EPS备受青睐。转录调控因子能在转录水平上调控eps基因的表达,影响细菌EPS的生物合成。目前细菌EPS转录调控因子的研究报道较少,且多数已知的EPS转录因子调控机制尚未阐明。本文总结了近年来细菌EPS调控因子的研究进展,重点介绍其研究方法和调控机制,以期为细菌EPS转录调控研究提供借鉴。
2021, 48(2):582-595. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200229
摘要:多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的强疏水性是阻止其在土壤和水环境中微生物降解的主要因素。表面活性剂由于能够提高PAHs的表观溶解度而在PAHs的微生物降解中得到了广泛研究。截至目前,有关化学或生物表面活性剂促进PAHs的微生物降解已有大量报道,然而也有学者发现了表面活性剂对PAHs微生物降解的抑制作用。本文从表面活性剂类型与毒性、PAHs增溶、传质强化、细胞表面性质和环境因素等方面综述了表面活性剂影响PAHs微生物降解的最新进展,并对这2种冲突性的研究成果进行了阐释。此外,介绍了浊点系统促进PAHs微生物降解的新方法。最后,对表面活性剂影响微生物降解PAHs的研究前景进行了展望。
2021, 48(2):596-605. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200266
摘要:双组分信号转导系统SrrAB能够感应外界环境中氧浓度的变化,通过磷酸化水平的改变来调控靶基因的转录,进而影响葡萄球菌的多种生物学特性。研究发现SrrAB与葡萄球菌的毒力、生物膜的形成密切相关,而且有氧及厌氧条件下的调控机制不尽相同。然而,SrrAB与葡萄球菌的生长、代谢及其在病原体-宿主互作中的机制尚不清楚。结合课题组研究,本文就近年来SrrAB在葡萄球菌生长、代谢及其在葡萄球菌与宿主固有免疫细胞相互作用中的研究进展进行综述,为控制葡萄球菌引起的感染提供理论依据。
2021, 48(2):606-619. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200272
摘要:稀少糖是指自然界中存在稀少的单糖及其衍生物,可应用于食品、制药和营养等许多领域,同时也可以作为各种天然产品和候选药物的原料。目前大多数稀少糖因其在自然界中含量稀少而非常昂贵,而且这些稀少糖的化学合成原料价格高昂,不利于其大量生产。由于酶催化反应具有反应条件温和、特异性强、效率高、可持续性强等优点,稀少糖酶法生物合成已成为这一领域的有力工具。文中就稀少糖,包括D-阿洛酮糖、D-塔格糖、D-山梨糖、L-果糖、D-阿洛糖等其他稀少糖的生物学功能及应用,以及稀少糖相关酶的研究和酶法生产进行综述。
2021, 48(2):620-626. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200274
摘要:VI型分泌系统(Type VI Secretion System,T6SS)是近年来研究较多的一种细菌分泌系统,广泛存在于革兰氏阴性菌中,在细菌的毒力、定殖、扩散及竞争遗传中发挥着重要的作用。本文综述了细菌T6SS的结构、调控以及生物学功能的最新研究进展,以期为基于T6SS的抗菌药物研制及细菌感染的诊断与防控提供新思路。
2021, 48(2):627-636. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200180
摘要:虽然好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)具有沉降性能好、高效脱氮除磷以及抗冲击负荷等优点,但是该技术仍然存在颗粒化进程缓慢及容易解体等技术瓶颈。因此,如何克服上述瓶颈是实现好氧颗粒污泥技术在实际污水处理推广的关键。近年来,酰基高丝氨酸内酯(Acyl Homoserine Lactone,AHL)介导的微生物群感效应(Quorum Sensing,QS)成为微生物领域的研究热点,而有研究报道采用AHLs介导的微生物群感效应对活性污泥快速颗粒化以及颗粒稳定有积极作用,具体作用途径包括投加AHLs促进活性污泥胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的分泌并影响微生物群落结构。本文首先回顾关于AHLs对污水处理过程中微生物的作用机理,讨论了不同环境因素(包括底物类型、电子受体、污泥浓度、pH值、温度)对微生物产出AHLs数量的影响,总结AHLs外源添加或引入产AHLs功能菌株的方法,进而通过AHLs调控污泥的快速颗粒化和长期稳定。最后,本文提出了AHLs介导的群感效应在好氧颗粒污泥技术上的未来研究方向。
2021, 48(2):637-647. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200101
摘要:翻译后修饰是指前体蛋白经过一系列加工修饰形成具有多种功能的蛋白质,其可以发生在不同的氨基酸侧链或肽键上,通常是由酶活性介导的。5%的蛋白质组组成的酶介导了超过200多种的翻译后修饰类型,其中乙酰化修饰是一种重要的翻译后修饰途径。乙酰化修饰在真核细胞中被广泛研究,其几乎参与细胞的所有生理活动并且高度保守。最近的很多研究表明,乙酰化修饰在细菌体内也广泛存在,对其生理功能的研究也取得了一定进展。本文对细菌体内的乙酰化修饰途径、功能及检测技术进行了总结。除此之外,我们分析了乙酰化修饰目前存在的问题并对其潜在的应用价值进行展望。
2021, 48(2):648-658. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200214
摘要:工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度,也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育专业认证要求按照成果导向教育(Outcome Based Education, OBE)理念设计课程教学,教学过程要以学生为中心,最终形成持续改进的闭环式教学模式。环境工程微生物学是环境工程专业的核心课程之一,目前该课程的改革已经取得了一定成效,但其课程设置和教学方式等仍存在一些亟待解决的问题。本文就工程教育专业认证背景下,如何基于OBE理念明确环境工程微生物学对毕业要求贡献、设置课程目标、制定大纲、设计实验、跟踪评价学生、监控质量及持续改进等进行探讨,可为工程认证形势下课程的教学设计提供理论参考。
2021, 48(2):659-666. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200359
摘要:在分析中医院校“医学微生物学”课程性质以及当前理论教学中存在的突出问题的基础上,以“超星学习通”网络教学平台作为依托,构建线上线下相结合的“三环一体,双边互动”混合式教学模式。设计了学生自主学习、生生自由讨论、师生互动教学等活动,把课前、课中和课后3个学习环节融为一体,师生全程交流互动。通过比较法研究了混合式学习对教学效果的影响,初步教学实践表明,相比传统教学,该教学模式提高了学生的课堂参与度、学习成绩和自主学习积极性,更有利于学生对知识的理解和掌握。因此,在中医院校“医学微生物学”课程中,混合式教学是值得深度研究和推广的教学模式。
2021, 48(2):667-675. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200855
摘要:“新冠”疫情暴发凸显基因工程技术对社会经济的重大影响,基因工程离我们的生活越来越近。“新冠”疫情下,为了让学生更好地完成“基因工程”课程的居家学习,我们采用了基础知识微课自学(Small Private Online Course,SPOC)+案例应用课堂剖析(Tencent Instant Messenger,QQ)+管理拓展课后互助(QQ群)+疑难问题实时解答(QQ群)的跨学科教学模式开展在线教学,通过问题引入、真实情景剖析、跨学科拓展完成了课程基本原理和主要方法的教学,使学生掌握了基因研究的基本方法、基因表达流程、基因技术应用及安全管理相关的知识。通过思考新型冠状病毒肆虐情境下如何防控,帮助学生明晰了学习目的,提高了跨学科学习的兴趣;通过新型冠状病毒核酸检测的真实情景问题和组织实施由目标设计过程、确定方法、学习课程知识,进而掌握不同学科知识应用技能的跨学科教学活动,提高了学生将基因操作技能与专业技能融合解决实际问题的能力。教学实践证明,基础自学+案例剖析+互助拓展+实时答疑的跨学科在线教学模式,可以顺利完成课程教学任务并获得与传统课堂教学等同的效果;分析案例识别问题→设计方案解析过程→确定方法归属学科→学习知识获得技能→建立方案实现目标的跨学科教学方法,既让学生获得了专业技能与基因操作技能协同解决实际问题的经验,又培养了学生的跨学科思维和整合能力。
2021, 48(2):676-685. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200260
摘要:【背景】Ⅱ型鲤疱疹病毒(Cyprinid Herpesvirus 2,CyHV2)感染鲫引起的疱疹病毒性造血器官坏死病(Herpes Viral Haematopoietic Necrosis,HVHN)是鲫养殖业的主要病害,造成严重的经济损失。目前尚无治疗HVHN的有效药物。对CyHV2进行早期监测和有效防控是阻止该病暴发的有效手段。【目的】建立一种针对CyHV2的orf72基因的实时荧光重组酶聚合酶扩增技术(Recombinase Polymerase Ampli?cation,RPA)检测方法,并评价其特异性和灵敏度。【方法】通过比较CyHV2五株毒株间orf72核苷酸序列,在保守区设计特异性引物和探针。设置5个反应温度,优化实时荧光RPA反应的条件。在最优的条件下验证实时荧光RPA检测方法在不同水产动物病毒间的特异性。以梯度稀释的CyHV2阳性DNA为模板比较实时荧光RPA与qPCR的灵敏度。【结果】实时荧光RPA能在37.8 °C条件下20 min内快速准确地检测CyHV2病毒,而且种间特异性高,与其他病毒无交叉反应,反应灵敏度与qPCR相同。【结论】研究建立的实时荧光RPA可用于CyHV2的现场快速检测,具有一定应用价值。
2021, 48(2):686-696. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200116
摘要:【背景】大肠杆菌作为原核表达系统常用宿主菌株,具有培养成本低、周期短和操作性强等优势,但同时也存在着一些不足。【目的】降低大肠杆菌内毒素合成水平及毒力,同时提高其可溶性表达外源蛋白的能力。【方法】利用CRISPR-Cas技术敲除大肠杆菌BL21(DE3)脂多糖生物合成途径中的lpxM,改变其毒性中心类脂A的侧链结构;在基因组中整合表达tig提供蛋白折叠所需伴侣因子;构建pET-28a-Rcodon重组载体,补充蛋白表达所需稀有密码子对应的tRNA。【结果】lpxM缺失后菌体细胞内毒素合成水平较出发菌株降低90%左右;利用改造后的重组菌株和载体,可显著提高鸡传染性法氏囊病病毒VP2蛋白的可溶性表达水平;临床安全性试验结果表明,重组菌株BL21(DE3) ?lpxM::tig合成内毒素的毒力水平较出发菌株显著降低,表达抗原对应免疫组个体无任何临床免疫副反应出现。【结论】利用重组技术对大肠杆菌原核表达系统进行改造,并用于外源蛋白的低毒力高效可溶性表达,为相关亚单位疫苗的研究奠定了一定的基础。