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  • 2021年第9期文章目次
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    • >环境微生物学
    • 基于Illumina MiSeq测序技术的塔克拉玛干沙漠东缘细菌多样性分析

      2021, 48(9):2941-2955. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201096

      摘要 (373) HTML (205) PDF 1.94 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 塔克拉玛干沙漠凭借其独特的地理位置、恶劣的生存环境以及较少的人为干扰,造就了其独特的微生物资源。[目的] 探究塔克拉玛干沙漠东缘沙土细菌群落结构多样性及其影响因素。[方法] 采集塔克拉玛干沙漠东缘沙土样品并测定其理化性质,使用基于原核微生物16S rRNA基因的Illumina MiSeq测序技术,对塔克拉玛干沙漠东缘沙土进行细菌群落结构多样性及其影响因素的分析。[结果] 从塔克拉玛干沙漠东缘沙土中获得明确分类地位的细菌种类为21门42纲304属,其中优势菌门为拟杆菌门(Bacteroidetes,31.26%)、变形菌门(Proteobacteria,29.47%)、放线菌门(Actinobacteria,15.71%)和厚壁菌门(Firmicutes,15.69%);在属水平上相对丰度最高的菌属为Salinimicrobium(10.06%),其次为盐单胞菌属(Halomonas,7.39%)、芽胞杆菌属(Bacillus,3.25%)、蓬托斯菌属(Pontibacter,3.14%)、Aliifodinibius(2.76%)和考克氏菌属(Kocuria,1.76%)。全磷(total phosphorus,TP)、SO42-和HCO3-含量对塔克拉玛干沙漠东缘微生物群落结构影响显著。[结论] 揭示了塔克拉玛干沙漠东缘微生物群落结构及物种多样性,为后续塔克拉玛干沙漠微生物资源的研究提供理论依据。

    • 锑矿废水影响下水库沉积物中细菌群落结构特征研究

      2021, 48(9):2956-2971. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201128

      摘要 (180) HTML (138) PDF 1.50 M (188) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 水库沉积物中的微生物是水生态系统的重要组成部分,在沉积物物质循环中起重要作用。[目的] 揭示含锑废水影响下水库表层沉积物中细菌群落结构特征及影响因子。[方法] 基于Illumina高通量测序技术,对冷水沟水库表层沉积物细菌群落结构进行研究并分析其与沉积物理化性质的相关性;基于FAPROTAX软件对细菌功能进行预测分析。基于重金属污染负荷指数法评价水库重金属污染情况。[结果] 高通量测序结果表明冷水沟水库的细菌群落较为丰富,主要由变形菌门(Proteobacteria,40.32%-20.19%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,25.89%-4.44%)、脱硫杆菌(Desulfobacter,9.43%-2.02%)等81个门570个属组成。相关性分析表明,不同提取形态的锑及水溶态锑与多个不同分类水平下的细菌群落有显著的相关性。FAPROTAX软件对细菌功能进行预测,结果表明,化能异养功能细菌占优势(占总细菌的14.59%-23.58%),包括化能异养(chemoheterotrophy)和需氧化能异养(aerobic chemoheterotrophy);此外,与碳、氮、硫元素循环有关的功能微生物以及人类病原致病微生物的相对丰度(占总细菌的12.42%-32.89%)也较高,这与水库的地理条件、周边环境及污染物类型有较大的相关性。重金属污染负荷指数法评价结果表明,水库范围重金属污染较重。[结论] 研究区域受锑矿废水影响的水库(2015年建成蓄水)沉积物中细菌的群落以变形菌门(Proteobacteria)及拟杆菌门(Bacteroidetes)为最优势菌群,细菌功能主要以化能异养为主。

    • >基因克隆及功能研究
    • 小肠结肠炎耶尔森菌对多粘菌素B的压力应答

      2021, 48(9):2972-2981. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201122

      摘要 (143) HTML (125) PDF 690.35 K (156) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 小肠结肠炎耶尔森菌(Yersinia enterocolitica)是重要的人畜共患食源性病原菌。由于其生存环境与传染性生活方式,小肠结肠炎耶尔森菌暴露在各种生存压力中,而胞膜压力应答能力对维持其环境耐受性和毒力发挥着重要作用。[目的] 探究小肠结肠炎耶尔森菌在胞膜压力应答中的调节机制。[方法] 通过使用多粘菌素B破坏小肠结肠炎耶尔森菌细胞膜的稳定性,并从生长能力、运动能力、生物被膜形成能力以及相关基因表达的变化探讨Rcs (Regulator of capsule synthesis)系统对多粘菌素B产生的胞膜压力的应答。[结果] 多粘菌素B引起的细胞胞膜压力抑制了小肠结肠炎耶尔森菌的运动和生物被膜形成能力;而阻断Rcs信号途径后,小肠结肠炎耶尔森菌的运动和生物被膜形成能力有所恢复。对flhChmsShmsT等关键下游表型基因的表达水平的分析结果表明Rcs双组分系统对由多粘菌素B诱导的胞膜压力作出响应,通过感知胞膜胁迫向胞内传递信号,积极地调控细菌增强对抗菌肽的抗性。[结论] 明确了Rcs双组分系统在响应多粘菌素B压力胁迫中的特异性调控作用,加深了对小肠结肠炎耶尔森菌环境应答机制的认识。

    • 解纤维梭菌脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统构建

      2021, 48(9):2982-2990. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201142

      摘要 (109) HTML (130) PDF 2.47 M (171) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 解纤维梭菌是发酵木质纤维素生产乙醇的中温模式菌株,构建可控诱导的基因打靶技术是研究解纤维梭菌遗传调控的重要手段。[目的] 在解纤维梭菌中构建脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统。[方法] 首先,分析解纤维梭菌对脱水四环素的敏感性,筛选合适的诱导剂浓度,并以β-葡萄糖苷酶为报告基因,检测其在解纤维梭菌中的诱导效果。然后,将脱水四环素诱导型操纵子与II型内含子元件组合,构建脱水四环素诱导的ClosTron质粒。最后,以解纤维梭菌mspIldhack为例,检测其在解纤维梭菌中的打靶效率。[结果] 脱水四环素诱导系统在解纤维梭菌中能够诱导ClosTron元件表达,在mspIldhack这3个基因位点的打靶效率分别为29.48%±15.51%、23.61%±7.08%和28.09%±6.97%。[结论] 在解纤维梭菌中成功构建脱水四环素诱导的ClosTron基因打靶系统,为梭菌基因工程改造奠定了基础。

    • >农业微生物学
    • 农杆菌介导的棉花枯萎病菌转化体系的优化

      2021, 48(9):2991-3001. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201161

      摘要 (162) HTML (294) PDF 2.55 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 海岛棉相对陆地棉更易感枯萎病,一旦发生很难根治,使得枯萎病逐渐成为威胁新疆海岛棉产业发展的主要病害,但其致病机理目前还不是十分明确。[目的] 揭示棉花枯萎病菌的遗传变异和致病机理,同时获得带有绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,GFP)标记的棉花枯萎病菌转化子用于观察其侵染海岛棉的途径。[方法] 采用农杆菌介导的遗传转化(Agrobacteriumtumefaciens-Mediated Transformation,ATMT)方法,对棉花枯萎病菌7号生理小种st89进行了遗传转化并对转化条件进行优化。[结果] 农杆菌介导的遗传转化法转化棉花枯萎病菌的最佳条件为:150 mg/L的潮霉素浓度能完全抑制棉花枯萎病菌的生长,浓度为200 mg/L的头孢噻肟钠能完全抑制农杆菌LBA4404生长,农杆菌起始浓度OD600为0.2,农杆菌预培养时间为8 h,棉花枯萎病菌分生孢子浓度为105个/mL,枯萎病菌孢子悬液和农杆菌LBA4404比例为1:1,乙酰丁香酮浓度为200 μmol/mL,共培养时间为4 d,转化后培养温度25℃。利用优化的转化系统将GFP基因转入到棉花枯萎病菌中,转化效率最高可以达到252±7.37个转化子/105个孢子。PCR扩增以及荧光观察表明GFP基因能够正常表达。[结论]GFP基因的枯萎病菌的获得为深入研究棉花枯萎病入侵的机理奠定了基础。

    • 出芽短梗霉菌株PA-2全基因组测序及分析

      2021, 48(9):3002-3012. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200906

      摘要 (147) HTML (119) PDF 1.51 M (207) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 出芽短梗霉菌株PA-2是一株分离自青海省海东市平安区患病杨树叶片上的真菌,前期研究表明该菌株具有除草和抑菌能力,说明其在生物农药方面具有潜在的应用前景。[目的] 了解菌株PA-2的基因组序列信息,挖掘其生防相关功能基因簇,为进一步研究解析该菌株生防机理及生防功能改造提供遗传背景信息。[方法] 利用Illumina HiSeq高通量测序平台对生防菌株PA-2进行全基因组测序,用生物信息学的方法对测序数据进行基因组组装、基因预测及功能注释、碳水化合物活性酶预测、次级代谢产物合成基因簇预测,利用刚果红染色等方法对水解酶活性进行衡量。[结果] 菌株PA-2基因组序列全长28 932 793 bp,平均GC含量为50%,共编码10 839个基因,预测到该菌株具有4个已知的次级代谢产物合成基因簇,编码Melanin、Burnettramic acid A、ACR-toxin I、Abscisic acid,该菌株能水解纤维素和果胶。[结论] 有助于在基因组层面上解析菌株PA-2生防机制的内在原因,为深入了解出芽短梗霉菌次级代谢物合成途径提供参考,对菌株PA-2的下一步相关研究具有重要意义。

    • >兽医微生物学
    • 鸡源奇异变形杆菌分离鉴定及生物学特性

      2021, 48(9):3013-3024. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201093

      摘要 (167) HTML (191) PDF 2.88 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 奇异变形杆菌(Proteus mirabilis,PM)是人畜共患病原菌,在自然界分布广泛。近年来,随着畜禽奇异变形杆菌病发病率上升和耐药性增强,亟需开展对该菌的防控研究。[目的] 分离鉴定鸡源奇异变形杆菌,鉴定其耐药性、致病性、生物被膜形成能力等生物学特性。[方法] 采用聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)方法鉴定了从2019-2020年病鸡中分离的52株临床奇异变形杆菌。分别采用药敏试验、PCR、结晶紫染色法对临床菌株的耐药性、毒力基因及生物膜的形成进行研究。[结果] 选择14株代表性菌株进行16S rRNA基因测序,结果表明所测分离菌株均为奇异变形杆菌。所有分离菌株均对克林霉素、阿奇霉素、红霉素、四环素和利福平耐药,对氯霉素和头孢曲松外的抗生素耐药性均高于50%。对分离的奇异变形杆菌的13个毒力基因检测表明,所有菌株均能检测到hpmAhpmBrpoAmrpAfliLzapAureCatfCatfApmfA,而ucaArsbA检出率分别为19.23%(10/52)和48.08%(25/52),hlyA未检出。对分离株生物被膜形成能力检测结果表明,所有菌株均能形成生物被膜,19.23%(10/52)的分离菌株形成生物被膜能力强,而且25℃条件下成膜能力比37℃更强。[结论] 鸡源奇异变形杆菌携带多种毒力基因,具有较强生物被膜形成能力,耐药模式多样且日趋严重,应进一步加强对奇异变形杆菌在动物致病性和耐药性方面的监控,以降低其感染风险。

    • >微生物功能基因组研究
    • 副干酪乳杆菌PC-01全基因组测序及不同副干酪乳杆菌菌株比较基因组学分析

      2021, 48(9):3025-3038. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201063

      摘要 (188) HTML (134) PDF 3.11 M (197) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 副干酪乳杆菌(Lactobacillusparacasei)作为乳酸菌中重要菌种之一,常被认为是优良益生菌开发的潜在资源。[目的]L. paracasei PC-01和L. paracasei Zhang为例,分析不同L. paracasei的基因组差异和遗传背景,为菌株的鉴定和开发奠定基础。[方法] 采用PacBio SMRT三代测序技术对L. paracasei PC-01进行全基因组测序,结合2株L. paracasei模式菌株和公开的36株全基因组数据,通过比较基因组学方法揭示39株L. paracasei菌株之间的差异。[结果] L. paracasei PC-01基因组不包含质粒,染色体大小为2 829 251 bp,GC含量为46.64%;L. paracasei Zhang包含一个质粒基因组大小为2 898 456 bp,GC含量为46.51%;不同L. paracasei菌株基因组大小、质粒数及GC含量均存在一定差异。L. paracasei群体为开放式基因组,基因组具有高度多样性。基于核心基因构建系统发育树对于L. paracasei种内区分效果最好,L. paracasei PC-01和L. paracasei Zhang处于不同的进化分支。约占L. paracasei PC-01基因组长度91%的片段与L. paracasei Zhang基因组匹配率大于90%,L. paracasei PC-01注释到10个与转录调节鼠李糖代谢功能相关的特有基因,如aguA、clpB等;L. paracasei Zhang包含mshA、ltrA等特有基因,与糖基转移等功能相关。[结论] 通过比较基因组学揭示L. paracasei PC-01和L. paracasei Zhang的遗传信息,解析了不同L. paracasei菌株之间的差异,为L. paracasei的鉴定和应用奠定了遗传学基础。

    • 植物内生链霉菌Streptomyces sp. SAT1的基因组测序和比较基因组分析

      2021, 48(9):3039-3053. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201135

      摘要 (156) HTML (137) PDF 4.56 M (214) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 一直以来,链霉菌都是活性物质的主要生产者,近年来随着抗生素滥用引起的环境和微生物抗药性问题越发严重,挖掘高效生物防治因子和新型抗生素成为了解决以上问题的重要手段。[目的] 通过获得植物内生链霉菌SAT1全基因组序列和次级代谢基因簇信息,利用比较基因组学和泛基因组学分析SAT1菌株的特殊性以及与其他链霉菌的共性,为阐明SAT1抑菌和内生机制提供理论基础,为揭示链霉菌的生态功能提供可靠数据。[方法] 通过三代测序平台PacBio Sequel完成SAT1基因组测序,利用生物信息学技术进行注释和功能基因分类;分别利用RAxML和PGAP软件进行系统发育树的构建和泛基因组分析;次级代谢基因簇的预测和分析通过antiSMASH网站完成。[结果] 获得SAT1菌株的全基因组完成图,该菌线性染色体长度约7.47 Mb,包含有4个质粒,GC含量近73%,共预测到7 550个蛋白编码基因,含有37个次级代谢基因簇,分属29个类型,其中默诺霉素基因簇与加纳链霉菌具有较高相似性。42株代表链霉菌中,单个菌株次级代谢基因簇数量为20-55个,主要类型为PKS类、Terpene类和Nrps类,而且含有大量杂合基因簇,各个菌株中特有基因数目较为庞大。[结论] 链霉菌SAT1菌株在基因组特点以及次级代谢基因簇的数量和类型上与其余41株链霉菌具有一定的共性,其中潮霉素B基因簇和默诺霉素基因簇合成的相关物质可能与SAT1抑菌活性密切相关。42株链霉菌中次级代谢基因簇数量的多少与基因组大小成正相关,同时大量杂合基因簇以及庞大的特有基因数目的存在说明链霉菌在长期进化过程中存在了很高程度的水平基因转移现象,可能具有重要的生态功能。

    • >医学微生物学
    • 植物乳杆菌CGMCC8198干预脂代谢紊乱发挥肝癌防治作用

      2021, 48(9):3054-3064. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201136

      摘要 (116) HTML (169) PDF 14.68 M (264) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 脂代谢异常是肝癌发生发展过程中重要的代谢事件,研究发现多种乳酸菌在调节糖脂代谢过程中发挥重要作用。[目的] 探究植物乳杆菌CGMCC8198是否会通过调节HMGCR/SMYD3脂代谢通路,进而对肝癌细胞的发生发展产生影响。[方法] 采用不同浓度的(5、10、15 μg/mL)植物乳杆菌CGMCC8198破碎上清液(Lactobacillus plantarum CGMCC 8198 Crushed Supernatant,LpS)处理HepG2细胞不同时间。利用蛋白免疫印迹(Western Blot)、油红染色以及实时定量荧光PCR (Real Time Quantitative PCR,RT-qPCR)等方法检测LpS对肝癌细胞脂肪变性及HMGCR/SMYD3脂代谢关键通路的影响;通过MTT法、细胞划痕实验、流式细胞术检测LpS对脂代谢紊乱过程中HepG2细胞增殖、迁移和凋亡的影响。[结果] LpS可以抑制脂代谢紊乱肝癌细胞中HMGCR、SMYD3、SREBP-2等基因的表达,同时也可以剂量依赖地抑制细胞增殖、迁移,促进细胞凋亡。[结论] LpS可以通过抑制脂代谢关键转录调控因子SREBP-2和HMGCR的表达来抑制肝癌细胞的脂代谢,进而促进肝癌细胞的内源性凋亡。

    • >专论与综述
    • 肠道菌群与microRNA的交互在促结直肠癌中的作用

      2021, 48(9):3065-3070. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201157

      摘要 (134) HTML (160) PDF 455.91 K (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:结直肠癌是西方国家最常见的癌症之一,多数患者伴有肠道菌群的改变。有研究表明,肠道菌群通过microRNA调节宿主基因的表达,而宿主的microRNA同样调节菌群的生长和基因表达。因此,本文概述了肠道菌群与宿主microRNA相互作用的具体机制,以及这种交互作用在结直肠癌的发生、发展、治疗阶段的研究进展。为进一步深入研究肠道菌群与结直肠癌的关系提供理论基础。

    • 影响微生物互作的重要基因研究进展:以大肠杆菌为例

      2021, 48(9):3071-3082. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201143

      摘要 (220) HTML (187) PDF 3.43 M (264) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物在自然界中广泛存在,微生物间的相互作用对群落结构和功能有重要影响。目前已经对微生物相互作用的机制给予了很大的关注,通过高通量测序技术和统计学分析方法的结合可以定位获得影响菌株互作的重要基因。为了深入研究微生物相互作用的遗传机制,本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为例,综述了与大肠杆菌运动性、耐药性、营养物质吸收和代谢调节相关的基因在互作条件下发挥的作用,并从这几个方面分别阐述了大肠杆菌互作遗传机制。总之,这些基因在大肠杆菌与其他微生物互作中发挥重要作用,同时增强了对细菌互作机制的理解,为今后研究更复杂的微生物群落互作遗传机制奠定了理论基础。

    • 纳米酶的抗菌作用及其机制研究进展

      2021, 48(9):3083-3094. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200902

      摘要 (176) HTML (310) PDF 1.76 M (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:抗生素类药物的发现和使用给人类提供了抗击细菌感染的强大武器。但是,抗生素长期使用导致的细菌耐药问题限制了其在临床上的应用。开发新型的基于纳米酶(Nano-Enzyme)的新型抗菌剂为解决上述问题提供了新思路。将纳米酶可以归为两大类:一类是酶和纳米材料的复合材料;另一类是纳米材料本身具有类酶活性。因为银(Ag)纳米粒子是历史最悠久且研究最广泛的纳米抗菌剂,而且其抗菌机制多样化,因此将Ag纳米粒子的抗菌机制和最新进展单独论述。纳米抗菌剂可以组合多种抗菌机制协同抗菌,从而提高其抗菌性能。因此,在这篇综述中系统介绍了Ag纳米粒子和上述2种类型纳米抗菌剂的最新研究进展和抗菌机制,重点介绍了纳米材料的物理性质对抗菌活性和生物安全性的影响。最后,该综述还强调了该领域目前面临的问题和挑战,并对该领域的发展前景进行了展望。

    • 芽胞杆菌中重组蛋白分泌表达的优化策略及研究进展

      2021, 48(9):3095-3105. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201141

      摘要 (111) HTML (129) PDF 843.92 K (202) 评论 (0) 收藏

      摘要:芽胞杆菌属具有良好的蛋白表达和分泌能力,在工业酶的生产中被广泛应用,是理想的工业宿主菌,但实现蛋白分泌表达的普遍高效性还存在许多瓶颈。本文综述了芽胞杆菌的蛋白分泌表达策略,从启动子、信号肽、分泌途径、宿主和培养条件这5个方面总结了提高芽胞杆菌中分泌表达重组蛋白的方法,对芽胞杆菌高效生产工业酶有一定的参考价值,最后展望了优化芽胞杆菌分泌表达的研究方向,各种新型生物技术的发展必将推进芽胞杆菌在分泌表达领域有更深入的应用。

    • >噬菌体专栏
    • 噬菌体:微小却不简单

      2021, 48(9):3106-3108. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.219009

      摘要 (324) HTML (158) PDF 1.33 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:噬菌体是专一感染细菌等微生物的病毒,是地球上多样性最高和最丰富的生物体,是生物学研究中重要的模式生物,同时是抗生素耐药菌的天然抗菌剂。噬菌体研究的相关成果极大地推动了生物学各个领域的发展。

    • 噬菌体粉剂的制备及抗逆性与稳定性

      2021, 48(9):3109-3115. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210778

      摘要 (201) HTML (358) PDF 704.54 K (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 细菌耐药已成为全球严重的公共卫生问题,养殖业是细菌耐药性产生的重要源头之一。我国正在全力推进“减抗、限抗、禁抗”战略。新型安全高效的抗生素替代品成为当前养殖业的重要需求。噬菌体因其能有效裂解细菌被认为是一个重要的突破口,但噬菌体作为活体微生物,在保存和使用时存在稳定性差、利用率低等问题。[目的] 制备噬菌体粉剂,提高噬菌体的抗逆性和稳定性,为噬菌体在养殖业中的应用提供技术支持。[方法] 选用大肠杆菌噬菌体BpEP4,采用嵌段式聚醚F-68包被噬菌体,然后负载于脱脂米糠制得噬菌体粉剂,双层琼脂平板法测定粉剂的噬菌体效价,研究其耐高温性能、pH稳定性与常温保存稳定性。[结果] 噬菌体粉剂可以在100℃保持噬菌体的活性,pH耐受范围为2.0-12.0。常温下保存3个月噬菌体效价无明显降低。[结论] 粉剂显著提高了噬菌体的抗逆性与稳定性,具有很好的应用价值和推广前景。

    • 复合噬菌体裂解酶对白羽肉鸡肠道菌群结构和肝脏抗氧化酶指标的影响

      2021, 48(9):3116-3129. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210018

      摘要 (101) HTML (203) PDF 873.69 K (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 噬菌体裂解酶具有良好的安全性与抑菌特性,有望替代抗生素作为一种饲料添加剂应用于改善畜禽肠道菌群和预防动物疾病。[目的] 以白羽肉鸡为饲喂对象,分别饲喂复合噬菌体裂解酶与抗生素制剂,评估噬菌体裂解酶对畜禽肠道菌群的影响及其作为替抗饲料添加剂的应用潜能。[方法] 以三日龄健康白羽肉鸡为饲喂对象,在基础饲粮上添加由噬菌体裂解酶(TSPphg)和噬菌体裂解酶(MMPphg)获得的复合噬菌体裂解酶制剂(200 mg/kg)与50μg/g的金霉素制剂,分别进行比较饲喂管理。利用第三代测序技术对28 d时白羽肉鸡肠道菌群进行高通量测序,借助生物信息学分析肠道菌群多样性和优势菌群(丰度前10)相对丰度,揭示各分组组间与组内差异,并对肝脏主要氧化酶活性进一步比较。[结果] 饲喂复合噬菌体裂解酶和金霉素制剂对白羽肉鸡肠道菌群有一定影响,均降低了肠道菌群丰度与多样性,而且Shannon指数与空白组相比存在显著差异(P<0.05)。优势菌群中,复合噬菌体裂解酶组相较于金霉素组和空白组,拟杆菌门的相对丰度发生了显著上升,而厚壁菌门的相对丰度发生了显著下降(P<0.05)。同时,在属水平上,粪杆菌属的相对丰度发生了显著上升,而螺杆菌属的相对丰度发生了显著下降(P<0.05),这一趋势与多数替代抗生素产品饲喂家禽后肠道菌群变化趋势类似,更有利于家禽肠道的健康。此外,饲喂复合噬菌体裂解酶组相较于金霉素组和空白组,过氧化氢酶(Catalase,CAT)和超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)活性均发生了显著上升(P<0.05)。[结论] 噬菌体裂解酶能够有效改善畜禽肠道菌群,促进畜禽肠道菌群的微生态健康及提高机体免疫力,将噬菌体裂解酶替代抗生素应用于畜禽养殖具有较好的前景,值得进一步研究。

    • PhageGT:dsDNA噬菌体基因组末端分析软件

      2021, 48(9):3130-3140. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210341

      摘要 (137) HTML (192) PDF 697.45 K (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 随着测序费用的降低,越来越多的科学家选择利用高通量测序技术研究噬菌体的基因组序列。通过对这些基因组数据的分析和研究,一些科学家也开发出了判断dsDNA噬菌体末端序列的方法,但这些方法是基于Linux系统下的命令,并没有在Windows操作系统下的软件。[目的] 在Windows平台下开发一款免费的、可以在高通量测序获得的庞大序列文件中找到dsDNA噬菌体基因组末端序列的软件PhageGT。[方法] 使用Viual Studio 2019开发一个基于对话框的微软基础类库(Microsoft Foundation Classes,MFC)应用程序。软件使用C++语言开发,逐行读取序列文件中的每条Reads,并设计相应的算法进行统计、计算。[结果] 软件PhageGT可在高通量测序文件中提取出不同序列出现的频率、排序,并利用提取序列的最高频率和序列平均频率的比值(R值)判断噬菌体基因组是否存在末端序列。[结论] 软件PhageGT的使用比较方便、简单。软件PhageGT和本文所利用的所有测试数据均可从https://zenodo.org/record/4674231#.YHADb-gzZxc免费获得。

    • KL2型鲍曼不动杆菌噬菌体解聚酶克隆及抗菌活性分析

      2021, 48(9):3141-3153. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210565

      摘要 (124) HTML (202) PDF 4.31 M (207) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 噬菌体解聚酶是噬菌体在裂解细菌过程中产生的一种抗菌蛋白,关于鲍曼不动杆菌荚膜分型及常见型别噬菌体解聚酶的研究报道较少。[目的] 以KL2型鲍曼不动杆菌为研究对象,从噬菌体IME-AB2中克隆解聚酶,在大肠杆菌中进行可溶性表达并研究其体外抗菌活性。[方法] 应用二代测序及生物信息学方法鉴定鲍曼不动杆菌荚膜型,分析IME-AB2全基因组。应用分子克隆技术克隆ORF76假定的尾丝蛋白(Putative Tail Fiber)基因,构建重组表达载体pEASY-Blunt-E1-gp76,在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,通过Ni-NTA亲和层析纯化解聚酶,研究解聚酶体外抗菌活性。[结果] 构建了pEASY-Blunt-E1-gp76解聚酶重组表达质粒,该重组质粒在大肠杆菌中得到可溶性表达;体外活性分析显示,该重组蛋白在体外能够对所有的KL2型鲍曼不动杆菌具有较好的抗菌活性,解聚酶联合人和狗的血清具有很好的杀菌活性。[结论] 鉴定解聚酶并提高其抗菌谱具有重要意义,也是噬菌体及解聚酶用于治疗耐药菌研究领域急需解决的重要问题之一。

    • 屎肠球菌噬菌体vB_EfaS_29生物学特性及基因组分析

      2021, 48(9):3154-3164. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210726

      摘要 (179) HTML (149) PDF 2.31 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 随着屎肠球菌耐药性越来越严重,亟需筛选获得新的、裂解效率高且遗传背景清晰的裂解性噬菌体,丰富噬菌体资源,为噬菌体疗法提供可用的菌株。[目的] 从江苏省南京市西岗奶牛场粪便样品中分离出一株裂解性屎肠球菌噬菌体,研究其生物学特性及分析基因组学特征。[方法] 通过双层平板法对其进行纯化,观察噬菌斑特征,透射电镜观察噬菌体形态,测定一步生长曲线、pH耐受性、温度耐受性以及最佳感染复数,对噬菌体进行全基因组测序及遗传进化分析。[结果] 分离并纯化的一株裂解性屎肠球菌噬菌体命名为vB_EfaS_29,其噬菌斑圆形透亮,外周无晕环。该噬菌体头部呈二十面体,头部直径约52.4 nm,尾长约157.1 nm,为长尾噬菌体科。该噬菌体的最佳感染复数为0.1,最高耐受温度为70℃左右,当pH值在6.0-9.0时其效价稳定。一步生长曲线表明,其潜伏期为10 min,暴发期约为50 min,暴发量为80。基因组全长41 014 bp,GC含量为34.99%,共有63个开放阅读框(Open Reading Frame,ORF),其中36个被注释出已知基因,基因组中不含毒力基因、耐药基因及整合基因。进化分析显示以裂解酶编码氨基酸为靶标对比,该噬菌体与GenBank上的粪肠球菌噬菌体vB_EfaS_DELF1相似性大于99%,但是以噬菌体衣壳蛋白编码氨基酸为靶标比对发现,该噬菌体肠球菌与其他噬菌体遗传距离均较远。[结论] 分离出一株裂解性屎肠球菌噬菌体,对其进行生物学特性及基因组分析,为噬菌体研究和应用提供理论依据及研究基础。

    • 一株福氏志贺氏菌噬菌体的分离鉴定及其生物学特性

      2021, 48(9):3165-3175. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201179

      摘要 (172) HTML (182) PDF 2.05 M (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 志贺氏菌是一类能引起人和动物腹泻的致病菌,由于抗生素滥用导致其耐药问题日益严重,寻找新的抗菌药物和治疗方法成为目前亟待解决的问题。[目的] 检测志贺氏菌对肉鸡的致病性,分离纯化出一株可裂解强致病性志贺氏菌的噬菌体,并对其生物学特性进行研究。[方法] 从病鸡肠道黏膜分离志贺氏菌;以健康肉鸡为动物模型进行攻毒,测定强致病性菌株的耐药性;并以此为宿主菌分离噬菌体,聚乙二醇(Polyethylene Glycol,PEG)沉淀法纯化浓缩噬菌体后,用透射电子显微镜观察其形态特征。利用双层平板法测定噬菌体的宿主谱、最佳感染复数、一步生长曲线、pH和热稳定性对噬菌体活性的影响。[结果] 分离得到26株志贺氏菌,分别命名为BDS1-BDS26,其中BDS8致病性最强,经鉴定属于福氏志贺氏菌,而且存在多重耐药性,灌喂后的肉鸡出现严重腹泻和血便;解剖病症主要表现为心脏肥大、肠系膜出血明显等。以BDS8为宿主菌,分离得到噬菌体ΦDS8。透射电镜结果显示噬菌体ΦDS8的头部呈二十面体形状,直径61±2 nm,尾长165±2 nm,属长尾噬菌体科。噬菌体ΦDS8在pH 4.0-10.0、50℃以下范围内能保持较高活性,感染周期约为120 min,其中包括75 min的潜伏期和45 min的暴发期,暴发量为52 PFU/cell。[结论] 噬菌体ΦDS8具有宿主特异性,在常规环境下具有较好的耐受能力,为噬菌体治疗福氏志贺氏菌病提供理论依据。

    • 宿主菌富集空肠弯曲菌噬菌体培养条件的优化

      2021, 48(9):3176-3183. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210355

      摘要 (111) HTML (125) PDF 1.44 M (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 开发噬菌体产品是一种防控空肠弯曲菌有潜力的策略,但是面临噬菌体分离的挑战。[目的] 运用响应面法对宿主菌富集空肠弯曲菌噬菌体的培养条件进行优化。[方法] 通过单因素试验分析培养基、培养温度、培养转速、离子添加剂对噬菌体富集效果的影响,以噬菌体回收率为评价指标,采用响应面法优化了空肠弯曲菌噬菌体的富集培养条件。[结果] 在37℃条件下进行静置培养时,噬菌体富集培养效果最佳,回收率为354.12%。分离噬菌体的过程包括采样并制备滤液、宿主菌与样品滤液共培养及噬菌体分离与鉴定等环节。应用此方法从鸡粪便中分离空肠弯曲菌噬菌体,与传统的单斑法相比,噬菌体分离率提高了269.23%。[结论] 研究优化的宿主菌富集噬菌体培养方法可提高空肠弯曲菌噬菌体的分离效率,为噬菌体的研究提供思路。

    • 一株新型牛源肺炎克雷伯菌噬菌体的分离鉴定

      2021, 48(9):3184-3193. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201216

      摘要 (153) HTML (176) PDF 2.21 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)是一种广泛分布于环境中的重要致病菌,该菌较高的耐药性致其在养殖业中治疗较为困难。[目的] 分离一株裂解性肺炎克雷伯菌噬菌体,对分离株进行生物学特性鉴定和基因组学分析。[方法] 使用双层平板法从四川省某奶牛场中分离、纯化出一株裂解性噬菌体,测定其裂解谱、热稳定性、酸碱耐受度、最佳感染复数及一步生长曲线等生物学特性,并进行全基因组的测序及注释分析。[结果] 得到一株裂解性肺炎克雷伯菌噬菌体vB_Kpn_B01,该噬菌体拥有透明且无晕环的噬菌斑,热稳定性较高,在极酸或极碱环境下不进行裂解活动,特异性较强,属长尾噬菌体科(Siphoviridae)。vB_Kpn_B01全基因组大小为113 227 bp,GC含量为47.97%。注释结果显示噬菌体拥有149个编码序列和25个tRNAs,不含耐药基因及毒力基因。通过噬菌体的进化树分析发现,该噬菌体为Sugarlandvirus[结论] vB_Kpn_B01拥有高效的生长特性和对不利环境的低耐受性,拥有裂解宿主菌的必备基因,并不含耐药基因及毒力基因,具有应用于畜牧业中防治多重耐药细菌的潜力。

    • 噬菌体鸡尾酒联合生物有机肥防控番茄青枯病的效果研究

      2021, 48(9):3194-3204. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210484

      摘要 (198) HTML (326) PDF 1.34 M (196) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 前期研究表明,可专性侵染青枯菌的噬菌体鸡尾酒(组合)可有效减少番茄青枯病的发生。生物有机肥虽然可降低青枯病发病率,但受田间环境影响,防控效果常不稳定。[目的] 为了提高生物有机肥的防控效果,靶向抑制番茄青枯病,探究噬菌体鸡尾酒联合含有解淀粉芽孢杆菌的生物有机肥防控番茄青枯病的田间效果,以及该防控方法对番茄根际细菌群落结构的影响。[方法] 将经解淀粉芽孢杆菌T-5二次发酵获得的生物有机肥(Bio-organic fertilizer,BOF)在春季作为基肥施入番茄大棚,开花期在番茄根部浇灌噬菌体鸡尾酒悬液,统计青枯病的发生情况和番茄根际青枯菌的数量,根据高通量测序结果分析番茄根际细菌群落的结构变化。[结果] 与常规施肥相比,生物有机肥配合噬菌体鸡尾酒(BOF+P)可显著降低番茄青枯病的发病率,显著改变根际细菌群落的β多样性,提高拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度,并降低芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度。[结论] 噬菌体鸡尾酒可显著提升生物有机肥防控番茄青枯病的效果,具有良好的应用潜力。

    • PB1样铜绿假单胞菌噬菌体PHW2的生物学特性

      2021, 48(9):3205-3217. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210205

      摘要 (128) HTML (249) PDF 2.97 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)是一种引起医院感染、急性感染和慢性感染的常见条件致病菌。多重耐药铜绿假单胞菌仍然是引起严重医院感染的常见病菌,其临床治疗面临严峻挑战。噬菌体具有特异性杀菌的能力,在防治铜绿假单胞菌耐药菌方面具有应用前景。[目的] 分离能裂解碳青霉烯类耐药的铜绿假单胞菌的噬菌体,分析其生物学特性和基因组特征,为噬菌体治疗储备资源。[方法] 采集环境水样,用双层琼脂平板法分离噬菌体,对其形态、一步生长曲线、感染复数等生物学特性进行研究;使用Illumina MiSeq平台测定噬菌体的全基因组序列,利用Newbler 3.0、GeneMarkS、BlASTp、Mauve 2.4.0等生物信息软件进行拼接、注释和比较基因组学分析。[结果] 分离到一株噬菌体PHW2,该噬菌体属肌尾病毒科成员,可裂解7株碳青霉烯类耐药的铜绿假单胞菌;其最佳感染复数为0.1。一步生长曲线结果显示,其感染宿主菌PA001的潜伏期为100 min,裂解期为360 min,裂解量为25 PFU/cell;噬菌体PHW2在温度25-50℃和pH 6.0-8.0范围内稳定;紫外照射7 min后PHW2活性明显下降;5%氯仿处理100 min内,PHW2仍保持较高的活性。噬菌体PHW2的基因组长65 984 bp,GC含量为55.69%,编码92个ORFs,不含tRNA。基因组比对结果显示PHW2与PB1样噬菌体高度相似。体外生物被膜抑制试验和清除试验结果显示,噬菌体PHW2能显著抑制宿主菌PA001形成的生物被膜并破坏24 h内形成的生物被膜。[结论] 分离鉴定了一株新的PB1样噬菌体PHW2,对碳青霉烯类耐药的铜绿假单胞菌裂解能力强。生物学特性、基因组特征、体外生物被膜抑制试验和清除试验结果表明该噬菌体具有治疗铜绿假单胞菌耐药菌的潜力。

    • 荧光标记噬菌体快速检测K1荚膜大肠杆菌方法的建立及应用

      2021, 48(9):3218-3229. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210514

      摘要 (111) HTML (406) PDF 6.75 M (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:[背景] 大肠杆菌(Escherichia coliE.coli)是引发新生儿脑膜炎和禽类脑膜炎最常见的革兰氏阴性菌,其中含K1荚膜大肠杆菌是重要的病原菌。目前,K1荚膜大肠杆菌的检测方法存在一些弊端。[目的] 利用PNJ1809-36噬菌体的宿主特异性建立快速检测K1荚膜大肠杆菌的方法。[方法] 用荧光染料SYBR Gold标记PNJ1809-36噬菌体,侵染33株受试菌,在荧光显微镜下观察,测定该方法的特异性;倍比稀释宿主菌DE058,用荧光标记噬菌体侵染,测定该方法的灵敏度;用荧光标记噬菌体检测8份模拟粪样,测定该方法的临床应用效果;测定4℃避光保存4个月的荧光标记噬菌体的效价和检测效果。[结果] 33株受试菌中的9株K1荚膜大肠杆菌有8株可见环状荧光,1株未能检出;20株非K1荚膜大肠杆菌以及4株非大肠杆菌属细菌均不能观察到荧光,检测灵敏度达100 CFU/mL。8份模拟粪样的检测结果显示,3份含有K1荚膜大肠杆菌的粪样均可见环状荧光,5份不含K1荚膜大肠杆菌的粪样均无荧光。荧光标记噬菌体4℃避光保存4个月后效价无明显下降,检测效果无明显变化,表明该荧光标记噬菌体在4℃避光条件下较稳定。[结论] 用荧光标记的PNJ1809-36噬菌体能够在15 min内特异、快速、直观地检测K1荚膜大肠杆菌。

    • 噬菌体重组酶介导的DNA同源重组工程

      2021, 48(9):3230-3248. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210402

      摘要 (167) HTML (219) PDF 2.35 M (314) 评论 (0) 收藏

      摘要:来源于噬菌体的遗传操作工具在基因工程中具有非常重要的地位,例如位点特异性重组酶、柯斯质粒DNA文库及同源重组酶等。其中,来源于lambda噬菌体的同源重组酶Redα/Redβ和来源于Rac原噬菌体的同源重组酶RecE/RecT能够高效地介导35–50 bp短同源臂之间的重组。基于噬菌体同源重组酶Redα/Redβ和RecE/RecT开发的DNA同源重组工程(Recombineering)能够对靶标DNA分子进行快速、精准、高效的修饰,不受限制性内切酶识别位点和DNA分子大小限制,已发展成为一种新型的基因工程技术。本文主要综述了噬菌体同源重组酶及其作用机制、在大肠杆菌及其他细菌中的应用和开发,以及在微生物次级代谢产物的挖掘、动植物转基因、病毒基因组克隆和修饰等方面的应用。原位激活沉默基因簇需要宿主特异性的DNA同源重组工程进行启动子和调控元件的修饰;异源表达次级代谢产物的首要步骤一般是通过RecET直接克隆大的DNA片段;动植物转基因复杂载体的构建效率在有了Red同源重组系统以后有了革命性的发展;RecET直接克隆和Red同源重组介导的感染性克隆构建和修饰方法,不仅有利于病毒基因组功能研究,同时也为载体疫苗开发提供了最优方案。

    • 细菌耐受噬菌体感染的分子机制研究进展

      2021, 48(9):3249-3260. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210483

      摘要 (141) HTML (319) PDF 1.56 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:噬菌体是能感染细菌的病毒。为了抵抗噬菌体的感染,细菌进化出多种抵抗噬菌体感染的机制,这些机制的阐析极大地促进了基因编辑领域的发展,同时也为噬菌体治疗的开展奠定了基础。本文就细菌针对噬菌体感染的各个环节所进行的抵抗及其分子机制进行了简要综述,同时讨论了这些防御系统的存在对细菌自身的影响,分析了当前细菌耐受噬菌体机制研究存在的局限性,并对未来研究进行了展望。

    • 噬菌体群体感应系统及其分子机理研究进展

      2021, 48(9):3261-3270. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210363

      摘要 (105) HTML (103) PDF 1.18 M (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:群体感应(Quorum Sensing,QS)是微生物群体在生长过程中,随着群体密度的增加,其分泌的“信号分子”的浓度达到一定阈值后与微生物体内特定受体结合,从而影响微生物特定基因表达,导致其生理和生化特性的变化,表现出少量菌体或单个菌体所不具备的特征。1994年Fuqua提出群体感应概念后就成为微生物领域的研究热点。然而,群体感应的研究主要集中在细菌中,但近年来群体感应在噬菌体、真菌中也不断被发现,尤其自2017年Erez在多种枯草芽孢杆菌噬菌体中发现群体感应现象,并且揭示噬菌体群体感应主要调控其溶原-裂解途径的转换。近年来的研究又陆续在其他噬菌体中发现了群体感应。本文综述了噬菌体群体感应系统最新研究进展及其相关的基因功能和分子机理。

    • 噬菌体治疗肺炎克雷伯菌感染的研究进展

      2021, 48(9):3271-3280. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210488

      摘要 (205) HTML (453) PDF 506.64 K (147) 评论 (0) 收藏

      摘要:肺炎克雷伯菌是肠杆菌科家族中的一员,在各种环境中广泛存在,可导致诸如奶牛乳房炎在内的多种动物疫病,引起人类的肺炎、尿路感染、菌血症、伤口性感染和化脓性脓肿在内的多种临床感染。该菌对抗生素的耐受日趋严重,而且高毒力菌株不断出现,给该菌的防控带来了巨大挑战。噬菌体是一种裂解细菌的病毒,因其具有治疗耐药细菌感染的潜力而备受关注,世界各地均有使用噬菌体成功治疗耐药细菌感染的案例。本文基于国内外对肺炎克雷伯菌及其噬菌体的研究数据,综述了肺炎克雷伯菌的流行病学调查情况和噬菌体在治疗肺炎克雷伯菌感染方面的应用,以期为基于肺炎克雷伯菌噬菌体的抗菌研究和临床应用提供参考。

    • 肺炎克雷伯菌噬菌体解聚酶的研究进展

      2021, 48(9):3281-3292. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210493

      摘要 (110) HTML (136) PDF 1.83 M (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)是在临床引起多种感染的常见条件致病菌之一。多重耐药肺炎克雷伯菌株的出现,给防控细菌感染带来了巨大阻力。肺炎克雷伯菌噬菌体编码的解聚酶是一种稳定性高、特异性强的生物酶,具有分解细菌胞外多糖、限制细菌生长等多种功能。解聚酶可为防控肺炎克雷伯菌感染提供新思路,在抗菌应用中具有广阔前景。本文就肺炎克雷伯菌噬菌体解聚酶的研究进展进行综述。

    • 细菌与噬菌体相互抵抗机制研究进展

      2021, 48(9):3293-3304. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210495

      摘要 (165) HTML (261) PDF 1.75 M (183) 评论 (0) 收藏

      摘要:噬菌体作为一种侵染细菌的病毒,能够特异性识别宿主细菌。近年来,抗生素的过度使用导致耐药细菌的出现,噬菌体有望成为对抗耐药细菌的新武器。在细菌与噬菌体长期共进化过程中,二者都演化出一系列抵御策略。本文从抑制噬菌体吸附、阻止噬菌体DNA进入、切割噬菌体基因组、流产感染以及群体感应对噬菌体的调控等方面,对细菌抵抗噬菌体的机制以及噬菌体应对细菌的策略进行了综述,同时还列举了细菌和噬菌体相互抵抗机制的检测方法,以期为噬菌体在细菌控制中的应用以及探究细菌抵抗噬菌体的机制提供理论依据。

    • 细菌群体感应系统与噬菌体的相互作用机制研究进展

      2021, 48(9):3305-3313. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201075

      摘要 (108) HTML (102) PDF 1.62 M (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:细菌在与噬菌体的长期共进化过程中形成多种抵抗噬菌体侵染的机制,其中群体感应参与的细菌抵御噬菌体侵染机制成为近年来的研究热点。群体感应与噬菌体之间的相互作用是复杂和多样的,本文将重点综述群体感应在噬菌体侵染中的作用、调控在噬菌体裂解-溶源转变的作用,以及群体感应与噬菌体的其他相互影响等内容,为噬菌体在细菌性疾病的治疗提供理论依据。

    • 人体肠道噬菌体的研究与应用

      2021, 48(9):3314-3329. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210479

      摘要 (238) HTML (304) PDF 1.18 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:肠道是人体内微生物定殖最丰富的部位。近年来,随着肠道菌群与人体健康疾病关联研究的蓬勃发展,肠道噬菌体也逐渐引起关注。然而,相关信息技术和实验技术发展的滞后在一定程度上限制了肠道噬菌体的科学研究进程。因此,本文首先回顾了近几年来肠道噬菌体研究领域所开发或采用的计算和实验方法,包括噬菌体的测序数据分析和噬菌体的分离纯化等。随后,本文就肠道噬菌体的分类、肠道内噬菌体与细菌的互作及肠道噬菌体在人体疾病干预中的应用展开了讨论。最后,本文展望了肠道噬菌体研究在数据和实体资源、信息和实验技术、与肠道菌群的互作、干预和治疗人体疾病各方面的一系列挑战和机遇。

    • 噬菌体裂解酶应用研究进展

      2021, 48(9):3330-3340. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201085

      摘要 (155) HTML (214) PDF 2.72 M (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,随着抗生素的滥用,导致多重耐药性菌株出现的频率加快。因细菌感染导致死亡的人数逐年增多,人类健康面临巨大挑战,因此研制新型抗菌药物刻不容缓。噬菌体裂解酶因其高效的杀菌能力及高度的宿主专一性而成为新一代抗菌制剂的候选之一。其是一种细胞壁水解酶,在双链DNA噬菌体复制后期被合成,通过水解细胞壁肽聚糖上的化学键,从而裂解细菌细胞壁,释放出子代噬菌体。本文系统地介绍了噬菌体裂解酶的研究进展,为相关裂解酶抗菌药物的研发做出有益探索。

    • 污水生物处理中的噬菌体及其功能研究进展

      2021, 48(9):3341-3352. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201095

      摘要 (149) HTML (300) PDF 549.22 K (243) 评论 (0) 收藏

      摘要:污水生物处理是一种利用微生物分解污水中的污染物、实现污水净化的方法。噬菌体是侵染细菌的病毒,在污水生物处理系统中广泛存在,它们能够特异性地控制微生物菌群,影响污水处理效果和调控污泥性状。因此,研究污水生物处理中噬菌体的分布及其功能具有重要意义。本文介绍了不同污水生物处理中噬菌体的分布,简要分析了噬菌体分离、培养与鉴定方法及其优缺点,详细总结了噬菌体在污水生物处理中的功能,包括:(1)调节微生物群落结构,影响污水处理效果;(2)作为环境监测的指示生物;(3)控制病原菌、污泥膨胀、污泥发泡和膜污染;(4)减少污泥产量,重点分析了影响噬菌体功能的因素,探讨了污水生物处理中噬菌体功能应用存在的问题及其解决方法,最后对噬菌体未来应用的发展方向进行了展望,以期为污水生物处理技术和工艺的开发与应用提供参考,促进污水处理健康发展。

    • anti-CRISPR的起源、发展和应用

      2021, 48(9):3353-3367. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210476

      摘要 (200) HTML (171) PDF 2.52 M (230) 评论 (0) 收藏

      摘要:细菌和古菌等微生物与病毒(噬菌体)之间的生存之战是一场“军备竞赛”。细菌和古菌已经进化出多种先天和适应性的免疫系统来抵御噬菌体的入侵。噬菌体则利用不同的对抗策略来躲避这些噬菌体防御机制。CRISPR-Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-CRISPR-Associated)系统就是细菌和古菌广泛编码的一种抵御噬菌体等外源遗传元件的获得性免疫系统,与此同时,噬菌体也进化出特异性的anti-CRISPR来抵抗CRISPR-Cas系统的免疫。本文系统综述了anti-CRISPR的发现过程、分类和作用机制,并展望了其潜在的应用。

    • 噬菌体在食品工业中的应用与危害防控

      2021, 48(9):3368-3379. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210486

      摘要 (333) HTML (188) PDF 565.21 K (193) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,噬菌体由于其特异性侵染细菌的特性,在食品加工及保藏过程中有害微生物的控制和检测方面展现出良好的应用前景。例如在食品表面喷洒噬菌体或将噬菌体与食品包装材料结合,对食源性致病菌及腐败菌加以控制,以及利用基因工程手段构建报告噬菌体对食源性致病菌进行快速检测等。然而,噬菌体也是危害食品发酵的重要因素之一,轻则减产,重则引起整个发酵过程失败,造成巨大的经济损失。目前主要通过噬菌体消毒及灭活、发酵菌种变换等方式防止噬菌体污染。本文综述了食品工业中噬菌体应用及危害的研究现状,以期为拓宽噬菌体在食品工业中的应用途径及开发噬菌体污染防治的新技术提供理论依据。

    • 裂解或溶源-细菌遭遇噬菌体后的命运抉择

      2021, 48(9):3380-3387. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210474

      摘要 (277) HTML (338) PDF 528.74 K (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:噬菌体是地球上数量最丰富的有机体,其在自然生态系统的塑造和细菌进化驱动中发挥着至关重要的作用。在与宿主的相互斗争中,噬菌体可以选择以下2种方式决定其与宿主的命运:(1)裂解:通过裂解宿主细胞最终大量释放噬菌体颗粒;(2)溶源:将其染色体整合到宿主细胞基因组中,与宿主建立一种潜在的互存关系。对于一些温和的噬菌体,这种倾向进一步受到感染多样性的调节,其中单一感染主要是裂解性的,而多重感染则多是溶源性的。溶源性的噬菌体不仅可以根据外界环境的理化因子,还可以通过细菌自身的群体感应系统来启动裂解-溶源开关,进而决定其宿主菌的命运。与此同时,宿主细菌在与噬菌体长时间的斗争中也进化出了针对噬菌体的手段。总而言之,噬菌体深刻影响着细菌的群落动态、基因组进化和生态系统等,而这一切都取决于噬菌体与宿主间的斗争模式(裂解/溶源性感染)。本文探讨了导致温和噬菌体对宿主菌进行裂解-溶源命运抉择的影响因素并系统性总结了细菌在面对噬菌体侵染时的应对策略的最新研究进展,以期能为噬菌体与宿主的研究提供建议和帮助。

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