2022, 49(8):2995-3007. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211223 CSTR: 32113.14.j.MC.211223
摘要:【背景】红树林生态系统位于陆地和海洋的交汇地带,具有巨大的生态价值和经济效益。红树林内生真菌种类丰富,次生代谢产物结构多样、活性优异,是小分子天然产物和药物研发的重要来源。【目的】从湛江红树林植物样品分离、鉴定和筛选内生真菌,分离筛选菌株Stemphyliums sp. SCSIO 40436次生代谢产物并进行活性筛选。【方法】基于ITS序列鉴定种属研究内生真菌多样性;通过高效液相色谱和滤纸片扩散法筛选大米和燕麦固体培养基培养菌株的化学多样性及抑菌活性。应用硅胶、凝胶和反相色谱等色谱学方法分离纯化;应用高分辨质谱、核磁、X射线单晶衍射、圆二色谱等波谱手段确定化合物的平面结构与立体构型;采用微量肉汤稀释法测定分离化合物的最小抑菌浓度。【结果】从湛江高桥红树林植物样品分离纯化获得52株内生真菌,通过ITS序列比对归属于29个属。筛选到菌株Stemphyliumsp. SCSIO 40436,从其发酵粗提物中分离得到5个聚酮化合物stemphol (1)、macrosporin (2)、altersolanol A (3)、alterporriol E (4)和alterporriol D (5),获得化合物1和3单晶结构。Stemphol (1)对革兰氏阴性菌鲍曼不动杆菌Acinetobacter baumannii ATCC 19606的最小抑制浓度达到8 μg/mL。【结论】湛江红树林植物分离的多株内生真菌ITS比对相似度低,为潜在新种,丰富了红树林内生真菌的多样性;红树林内生真菌Stemphyliumsp. SCSIO 40436产活性抗菌化合物stemphol (1),首次发现stemphol对革兰氏阴性菌鲍曼不动杆菌的良好抑制活性。
刘译锴,明红霞,石婷婷,黄慧玲,任恺佳,李东蔚,苏洁,金媛,樊景凤
2022, 49(8):3008-3020. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211032 CSTR: 32113.14.j.MC.211032
摘要:【背景】定量微生物风险评估作为定量评估游泳人群暴露于病原微生物后健康风险的方法,在国外已得到广泛应用,但目前国内的应用处于起步阶段且缺乏所需的游泳人群暴露数据。 【目的】收集游泳人群暴露数据,并在海水浴场中进行应用,评估粪大肠菌群作为风险评估指标的可行性。【方法】通过对6个典型海水浴场的水质状况、粪大肠菌群浓度与环境因子的相关性进行分析,并发放调查问卷收集国内游泳人群的暴露数据,进而应用定量微生物风险评估方法,得出各个海水浴场的胃肠道疾病患病风险。【结果】6个海水浴场中粪大肠菌群浓度均与水温、气温及总云量具有显著相关性(P<0.01)。位于南方的海水浴场粪便污染情况较北方严重,粪大肠菌群浓度第95百分位数远高于国内“差”类水质标准的阈值。儿童、成年男性、成年女性单次沐浴事件吞下海水的体积分别为35.1 mL (95%置信区间为32.4-37.8,α=0.578,β=0.016),45.0 mL (95%置信区间为31.1-59.3,α=0.532,β=0.012),35.7 mL (95%置信区间为29.7-41.8,α=0.753,β=0.032)。6个海水浴场患胃肠道疾病的风险均远低于美国环保署规定的安全阈值。【结论】粪大肠菌群虽然对粪便污染具有良好的指示作用,但不适用作为评估海水浴场人体健康风险的指标,建议选取肠球菌与人源拟杆菌作为指示微生物。
2022, 49(8):3021-3036. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211182 CSTR: 32113.14.j.MC.211182
摘要:【背景】三倍体毛白杨非常适合黄河区域生态经济发展,是我国林业推广项目的重要树种。内生细菌在三倍体毛白杨不同组织中广泛存在,对三倍体毛白杨具有防病、促生、固氮和生物修复等生物学作用。【目的】通过分析三倍体毛白杨不同组织内生细菌多样性,可以充分挖掘其蕴含的丰富微生物资源。【方法】以北京林业大学山东冠县毛白杨基地的三倍体毛白杨为材料,应用16S rRNA基因高通量测序技术对其根、茎、叶中内生细菌多样性进行了分析,阐述三倍体毛白杨不同组织内生细菌多样性的变化趋势和规律,为其内生细菌的进一步应用奠定理论基础。【结果】三倍体毛白杨根部内生细菌群落丰富度及多样性最高,叶片中最低。高通量测序结果显示,在全部样本中,假单胞菌门和放线菌门为优势门,伯克氏菌属(Burkholderia)、假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)和食酸菌属(Acidovorax)为优势属,不同组织的内生细菌群落结构组成差异显著;16S rRNA基因功能预测结果显示,三倍体毛白杨内生细菌的功能主要涉及氨基酸代谢、维生素代谢、芳香族化合物降解和糖酵解等。通过分离培养共获得217株内生细菌,分属于23个属44个种,其中有4株16S rRNA基因序列相似性低于97.5%的菌株,有可能为潜在的新种分类单元。【结论】三倍体毛白杨根茎叶内生细菌具有丰富的多样性,组间差异显著,内生细菌多样性和丰富度均是根>茎>叶。通过传统的分离培养方法获得了一些内生细菌资源,其中包含4株16S rRNA基因序列相似性低于97.5%的菌株。然而高通量测序结果显示,还有大量的内生细菌在此次实验中并未培养出来,需要进一步开发新的高通量分离培养和鉴定方法以充分挖掘更多未培养、难培养的内生细菌菌株。
2022, 49(8):3037-3048. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211206 CSTR: 32113.14.j.MC.211206
摘要:【背景】随着制药行业的蓬勃发展,中国每年产生大量的抗生素菌渣,已造成了不可忽视的环境污染和资源浪费等问题。由于抗生素菌渣中含有丰富的蛋白质等有机物质,利用其蛋白质等进行二次生产或将成为解决抗生素菌渣处理问题的一种有效方法。【目的】从土霉素菌渣中筛选出天然酵母菌菌株,并利用土霉素菌渣作为酵母菌生长的主要培养基成分,通过其培养条件的优化,实现土霉素菌渣的资源化利用。【方法】以土霉素菌渣为样品,运用稀释涂布法进行酵母菌的筛选,通过其形态学观察和18S rRNA基因序列分析等方法对菌株进行鉴定。通过单因素试验与Box-Behnken Design试验结合,对培养条件进行优化,确定筛选菌株在以土霉素菌渣为主要成分培养基中的最佳生长条件。【结果】筛选的土霉素菌渣源酵母菌为一株希腊接合囊酵母菌(Zygoascus hellenicus) Y1,其最佳培养条件为:土霉素菌渣添加量为5%,葡萄糖添加量为0.5%,接菌量为2%,在pH 5.0、32 ℃、160 r/min条件下培养24 h。【结论】筛选到一株希腊接合囊酵母菌Y1,该菌能够很好地利用土霉素菌渣进行生长,实现了土霉素菌渣的资源化利用,大大减少了菌渣的排放,也为后续制备菌渣酵母膏奠定了基础。
花登雄,王鑫鑫,陈峥宏,洪伟,汪依航,俞青凤,谷俊莹,崔古贞
2022, 49(8):3049-3061. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211127 CSTR: 32113.14.j.MC.211127
摘要:【背景】嗜热II型内含子是一类由内含子RNA和内含子编码蛋白(intron encoded protein,IEP)组成且在高温条件下能够在染色体上高频移动的反转录转座子,目前已被开发为高效基因打靶工具Thermotargetron,阐明其活性催化位点,对深入研究其“归巢”机制及开发新型遗传工具具有重要意义。【目的】筛选嗜热II型内含子Tel3c/4c-RT结构域关键活性位点,并获得失活反转录功能的内含子编码蛋白突变体。【方法】先利用生物信息学技术分析并筛选可能影响Tel3c/4c-RT反转录功能的关键氨基酸位点;然后对筛选到的关键氨基酸位点进行定点突变,并以Thermotargetron质粒为基础构建失活反转录功能的突变型嗜热II型内含子打靶系统;最后以大肠杆菌lacZ基因为例,通过蓝白斑计数分析突变型Thermotargetron系统的打靶效率,体内验证Tel3c/4c-RT结构域关键活性位点突变对嗜热II型内含子打靶效率的影响。【结果】共筛选到15个可能影响反转录活性的氨基酸位点,包括D194、I195、S196、G197、C198、F199、Q241、G242、R274、Y275、A276、D277、D278、L324和G325。其中,当G242和R274这2个位点突变后,嗜热II型内含子Tel3c/4c的“归巢”效率几乎完全丧失,表明G242和R274是影响嗜热II型内含子Tel3c/4c-RT结构域反转录功能的最核心催化位点。【结论】筛选并获得影响嗜热II型内含子Tel3c/4c-RT结构域反转录功能的关键催化位点,为深入研究嗜热II型内含子的“归巢”机制及其功能应用开发奠定了良好的基础。
2022, 49(8):3062-3078. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211198 CSTR: 32113.14.j.MC.211198
摘要:【背景】芳樟醇具有特殊的香气和多种生物学活性,是食品、医药和化妆品行业的重要原料。随着合成生物学的高速发展,代谢改造微生物进行芳樟醇生物合成是当前研究的一大热点。然而在微生物的生物合成中,芳樟醇对底盘细胞的毒性是一大瓶颈问题,也是其他单萜物质生物合成的共性问题。【目的】建立合理的耐受性改造方法,以提高微生物宿主细胞对芳樟醇的耐受性。【方法】以酿酒酵母BY4741为研究对象,通过对ABC转运蛋白、活性氧调控相关酶及转录调控因子的过表达,考察它们对酿酒酵母芳樟醇耐受性的影响,并通过对酿酒酵母细胞进行定向驯化,筛选耐受性提高的酿酒酵母突变株。【结果】单独过表达ABC转运蛋白(Yor1、Snq2、Pdr5、Pdr15和Pdr18)、ROS调控相关酶(Gre2、Ctt1、Yhb1、Gpx2、Trr1、Trx2和Gsh2)及转录调控因子(Ino2、Yap1、Yap5和Stb5)并不能有效提高酿酒酵母的耐受性,但在传代适应性驯化过程中获得了两株耐受性提高的酿酒酵母突变株,将芳樟醇的致死浓度从430 mg/L提高到了645 mg/L以上。进一步通过基因组重测序分析揭示了驯化菌株突变位点。其中YBR074W、YBR172C、YHR007C和YMR275C这4个基因的突变对耐受性的提高具有重要影响。【结论】本研究通过进化工程成功提高了酿酒酵母对芳樟醇的耐受性,为今后单萜耐受性机制的研究提供了参考,为单萜的异源合成提供了优良的底盘细胞。
2022, 49(8):3079-3093. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211216 CSTR: 32113.14.j.MC.211216
摘要:【背景】伞形酮为香豆素类化合物,具有较广泛的药用价值,也是重要的工业制品原料。传统的植物提取成本较高,应开发更有效的获取技术。【目的】利用微生物为宿主异源合成伞形酮。【方法】对不同植物来源香豆素类化合物合成基因进行整合;以酿酒酵母为宿主,通过对宿主酪氨酸代谢通路的改造构建表达宿主,进一步将表达基因转化到改造后的宿主中。【结果】获得产伞形酮的酵母菌株,产量为(67.39±4.87)μg/mL。【结论】通过整合生物合成基因可获得香豆素类天然产物表达菌株。
2022, 49(8):3094-3106. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211153 CSTR: 32113.14.j.MC.211153
摘要:【背景】蔗糖异构酶(PalI)生物转化蔗糖是目前生产异麦芽酮糖的主要方法,但在生产过程中存在的蔗糖异构酶转化蔗糖副产物比例较高、游离酶需要分离纯化等问题限制了异麦芽酮糖工业生产的应用。【目的】构建蔗糖异构酶PalI在解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica) Po1g中的表面展示菌株,以降低蔗糖异构酶转化蔗糖的副产物比例及其纯化成本。【方法】为获得具有生产PalI能力的Y. lipolytica Po1g表面展示菌株,通过重叠延伸PCR将克雷伯氏菌(Klebsiella singaporensis) LX3的PalI的编码基因PalI与全基因合成的来自Y. lipolytica细胞壁的锚定蛋白Pir1融合,转入Y. lipolytica Po1g中构建表面展示菌株。利用3,5-二硝基水杨酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS)比色定糖法测定表面展示的PalI酶活力并对其酶学性质进行探究,通过高效液相色谱法分析其转化蔗糖的产物。【结果】构建了蔗糖异构酶表面展示菌株Pir1-PalI/Po1g,经DNS法测得展示在Y. lipolytica Po1g表面的PalI酶活力为(4 694.6±56.6) U/g-菌体干重(dry cell weight,DCW),该酶的最适反应温度及pH值分别为45 ℃和pH 6.0,在20-55℃,pH 3.5-9.0区间内较稳定。对该酶转化蔗糖产物进行分析,结果表明以异麦芽酮糖为主的二糖产物与单糖副产物的比例可达到91:9。【结论】本研究构建了表面展示PalI的Y. lipolytica Po1g菌株,为异麦芽酮糖的工业化生产奠定了基础。
2022, 49(8):3107-3119. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211159 CSTR: 32113.14.j.MC.211159
摘要:【背景】金黄色葡萄球菌是常见的人畜共患条件致病菌,随着多耐药菌株分离率的增长,研发与抗生素作用模式不同的抗菌剂迫在眉睫。【目的】分离高效且特异性强的金黄色葡萄球菌噬菌体,对其进行功能注释,并对其编码的裂解酶进行功能验证。【方法】通过对噬菌体全基因组序列进行分析找到裂解酶基因,利用原核表达系统对其编码的2个裂解酶蛋白进行克隆,用SDS-PAGE与蛋白免疫印迹法(Western blotting)鉴定目的蛋白是否表达,并采用单斑法验证其裂解活性。【结果】本研究的噬菌体为一株新的金黄色葡萄球菌噬菌体,命名为vB_Sau_P68,该基因组全长为139 409 bp,GC含量为31.0%,编码220个开放阅读框(open reading frame,ORF),透射电镜观察具有正二十面体头部和收缩性尾部,形态学分类属于肌尾噬菌体。该噬菌体编码2个裂解酶基因,分别具有CHAP催化结构域与SH3_5结合结构域,SDS-PAGE与Western blotting表明Lys161能够表达且有裂解活性,Lys163则无法外源表达。对Lys161序列进行分析,该裂解酶无信号肽,无跨膜区域,以无规则卷曲为主。【结论】本研究对一株新的金黄色葡萄球菌噬菌体编码的2个裂解酶基因进行了克隆表达,结果提示CHAP催化结构域具有裂解活性,而SH3_5结合结构域则不表达。这一结果可为裂解酶的机制探索及应用提供理论基础。
2022, 49(8):3120-3136. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211037 CSTR: 32113.14.j.MC.211037
摘要:【背景】香菇病毒通常具有潜隐性特征,携带病毒的香菇菌株往往并不表现出明显症状,然而一旦发生常造成较大的经济损失。【目的】解析中国香菇核心种质中真菌病毒多样性特点。【方法】以56个中国香菇核心种质为试验材料,采用RT-PCR和RT-qPCR检测技术对34种香菇病毒携带情况进行检测和分析。【结果】研究结果表明,分别有14种和5种香菇病毒的目标基因在绝大多数阳性菌株中扩增出较亮和较暗的条带,RT-qPCR结果也表明阳性带毒香菇菌株中病毒目标基因的扩增结果与病毒含量呈正相关,即病毒在阳性菌株中的含量越高则病毒扩增条带越亮;被检测的34种香菇病毒中,LeFV5和LeMV1检测率为100%;21个栽培种质和35个野生种质中分别有8种和6种香菇病毒检测率为80%以上,而且其中4种病毒相同(LeDFV2、LeFV2、LeSV和LeHV2);栽培菌株和野生菌株携带病毒数分别为8-21种和9-23种,平均每个菌株携带16.4种和16.7种。【结论】香菇种质资源中普遍携带复杂的多种真菌病毒,被检测的病毒在阳性菌株中扩增亮度不同,而且存在明显遗传差异的香菇菌株中携带的一些高检测率病毒相似,暗示这些病毒在香菇进化早期就存在。
2022, 49(8):3137-3149. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211187 CSTR: 32113.14.j.MC.211187
摘要:【背景】华南地区镉(Cd)污染严重,与有益微生物共生能够使作物通过直接或间接的机制解除镉毒,提高抗逆性,进而促进生长。耐镉促生菌剂具有广泛的应用前景。【目的】从华南地区受镉污染植株的根内和根际筛选出耐镉且能促进大豆生长的促生菌,以丰富促进田间大豆生产的优异菌种资源。【方法】采用平板划线法从植株的根内或根际分离菌株,通过生理生化特性和16S rRNA基因序列分析对分离菌株进行初步研究,利用盆栽试验探究镉胁迫下菌株对大豆生长的影响,通过测定丙二醛含量和总抗氧化能力探究菌株的耐镉机制。【结果】分离获得4株菌D1、D2、D3和D4,促生特性试验证明4株菌均具有溶磷、产吲哚乙酸和铁载体的能力。经16S rRNA基因序列分析鉴定,D1、D2、D3和D4菌株分别属于不动杆菌属、微小杆菌属、类芽孢杆菌属和普罗威登斯菌属。用这4株菌进行不同镉处理的大豆(巴西10号)盆栽试验,结果表明,4株菌均具有耐镉和促进大豆生长的作用。不添加镉的条件下,大豆接种D4菌株的地上部干重、根部干重和株高分别增加了28%、35%和31%;在添加20 mg/kg-CdCl2·5/2H2O的条件下,接种D1、D2、D3和D4菌株的大豆地上部干重分别增加了35%、55%、53%和43%,接种D2和D4菌株的大豆叶片其丙二醛含量分别降低了23%和29%,接种D1和D4菌株的大豆叶片总抗氧化能力分别增加了11%和13%。【结论】筛选获得的菌株有望研制成微生物菌肥用于镉污染的农田,促进作物生长、提高产量。同时,本研究为植物促生菌的耐镉机制研究提供了理论依据。
2022, 49(8):3150-3164. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211123 CSTR: 32113.14.j.MC.211123
摘要:【背景】青海省特殊生境孕育了特殊微生物资源。【目的】探究适合生活于高原生境的芽胞杆菌菌源。【方法】采用平板对峙法、显色法对萎缩芽胞杆菌(Bacillus atrophaeus) CKL1的拮抗、产吲哚乙酸活性进行测定,并检测耐低温、耐盐性及菌株对盐胁迫下燕麦品种(Avena sativa) “青燕1号”种子萌发、幼苗生长效应及叶绿素、脯氨酸、丙二醛的含量变化,利用二代测序技术对菌株进行基因组测序并分析相关功能基因。【结果】菌株CKL1对禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)、锐顶镰孢菌(Fusarium acuminatum)表现出显著的拮抗活性(抑菌圈直径>15 mm);与Salkowski比色液反应变红,能在NaCl浓度为13%的LB培养基及4 ℃低温下生长,表现出一定的产吲哚乙酸、耐盐及耐低温活性;盐胁迫下,菌株CKL1对“青燕1号”种子萌发及幼苗生长具有显著促进作用,叶绿素及脯氨酸含量显著增加,丙二醛含量下降,增强了燕麦的抗盐性。菌株CKL1基因组全长为14 281 280 bp,与GO功能数据库比对注释到3 303个功能基因;基因组编码与脂肽类化合物iturin、surfactin合成及与吲哚乙酸合成相关基因,编码与逆境应答相关Na+/H+逆向转运蛋白及脯氨酸、甜菜碱等渗透调节物质合成相关基因簇,编码参与高盐及低温胁迫应答转录调控因子的关键基因。【结论】本研究为利用芽胞杆菌促盐胁迫下燕麦生长、提高燕麦抗盐性提供了优异菌株及理论依据。
2022, 49(8):3165-3178. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211113 CSTR: 32113.14.j.MC.211113
摘要:【背景】有益性乳酸菌在人体和动物体内分布极为广泛,是维持胃肠道菌群平衡、提高机体免疫力的主力军。近年来,为了解决禁用抗生素而导致动物发病率不断增高的问题,分析和研究乳酸菌及其所产活性物质的益生特性并开发新型饲料添加剂成为一个重要手段。【目的】本实验旨在从土壤中分离筛选出具有优良抑菌特性的乳酸菌,并对其所产活性物质的特性进行分析评价。【方法】采用溴甲酚紫平板法筛选并结合抑菌能力检测,得到2株具有优良抑菌特性的产酸菌株,分别命名为H-3和H-4。经形态学鉴定及16S rRNA基因序列测定后,对2株菌分别进行生长曲线和产酸量检测;通过排除酸处理、蛋白酶处理和热处理的方法分析2株菌所产抑菌物质的有效成分。【结果】H-3和H-4菌株经初步鉴定为乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici),2株菌均具有良好的生长性能及产酸性能。菌株发酵上清液对大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、猪霍乱沙门氏菌(Salmonella choleraesuis)、福氏志贺氏菌(Shigella flexneri)均表现出明显的抑制作用。pH值调至6.0时,菌株发酵上清液仍保持较好的抑菌活性;pH值调至7.4时,H-4菌株上清液抑菌活性消失。经蛋白酶处理后上清液的抑菌活性减弱甚至消失,但高温处理对其抑菌活性几乎无影响,说明抑菌物质中存在一种蛋白质且具有良好的热稳定性。【结论】本实验从土壤中分离得到的2株乳酸片球菌具有广谱抑菌特性,而且所产抑菌物质中除有机酸外还存在一种蛋白质。该2株菌的发现及对它们所产抑菌物质的研究为新型绿色饲料添加剂及替抗产品的研发提供了材料并奠定了理论基础。
2022, 49(8):3179-3191. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211135 CSTR: 32113.14.j.MC.211135
摘要:【背景】羽毛针禾是沙漠群落演替中的“先锋”草本植物,可在荒漠贫瘠地带繁殖,其生命力顽强、繁殖速度快、种子量大、扩散广。【目的】探究羽毛针禾具有促生效应的内生细菌资源。【方法】从种子中分离出内源性细菌Z1,并对其进行了生物化学、发酵和促生等方面的研究。【结果】Z1菌落呈黄色球形,不透明,中央有小突起,边缘褶皱而湿润,镜检成直杆状,表面有细鞭毛,大小范围为(0.5-1.0) μm×(1.0-3.0) μm。经革兰氏染色试验、靛基质、甲基红、氧化酶、淀粉生产水解试验、v-p试验、明胶液化学试验测定后均呈阳性,甲基红试验、尿素分解实验测定均呈现阴性,是泛生菌属(Pantoea)的细菌。Z1具有产吲哚乙酸的能力,单位产量为3.14 mg/L;而且具有溶磷、解钾、分泌铁载体的能力。Z1菌株最佳发酵培养基条件是:氮源为蛋白胨,碳源是溶性淀粉,无机盐为碳酸钙,pH 9.0。Z1接种小麦10 d后促生效果明显,叶宽、株高、根长等指标分别增长了60.0%、13.5%和8.0%;小麦幼苗的叶片含水量、总叶绿素含量、氮含量、可溶性蛋白等指标均有显著提升(P<0.05)。【结论】Z1是一株具有促生潜力的功能菌,可为利用微生物-植物互作和治理荒漠提供新资源。
2022, 49(8):3192-3204. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211162 CSTR: 32113.14.j.MC.211162
摘要:【背景】由木贼镰刀菌[Fusarium equiseti (Corda) Sacc.]引起的关防风根腐病,是近年来导致关防风产量及质量下降的主要土传病害之一。生物防治因其对环境安全及人畜无害等优势,成为目前植物病害防治的一种有效手段。【目的】挖掘关防风根际土壤中对木贼镰刀菌具有良好拮抗作用的生防菌株。【方法】采用稀释平板法分离根际土壤细菌;用滤纸片法和牛津杯法对拮抗细菌进行筛选和抑菌谱检测;用抗生素标记法标记拮抗细菌并测定其定殖能力;通过盆栽实验研究其对关防风根腐病的防效;通过形态学、生理生化特征及16S rRNA基因序列确定分类学地位。【结果】从健康关防风根际土壤中分离纯化了157株细菌,筛选获得对关防风根腐病菌具有显著抑菌作用的拮抗细菌SC-119,无菌滤液的抑菌率可达68.53%,而且兼具广谱抑菌能力和良好的定殖能力;盆栽实验表明,菌株SC-119对关防风根腐病的防治效果达到67.39%,其相对防效较接种哈茨木霉菌剂、枯草芽胞杆菌菌剂和代森锰锌分别提高了29.03%、32.26%和16.13%;对菌株SC-119进行分类学鉴定,确定其为萎缩芽胞杆菌(Bacillus atrophaeus)。【结论】萎缩芽胞杆菌SC-119对关防风根腐病菌具有良好的拮抗作用,防效优良,具有良好的生防潜力,这为关防风根腐病的防治提供了优良的生防菌源,也为菌株SC-119的开发利用奠定了基础。
2022, 49(8):3205-3219. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220076 CSTR: 32113.14.j.MC.220076
摘要:【背景】花椒根腐病的防治一直是生产中难以解决的问题,优良生防菌的筛选是微生物菌剂研发的重要方向。【目的】解析花椒根腐病拮抗菌T-1的遗传信息,深入挖掘其拮抗基因簇资源,揭示该菌的拮抗机制。【方法】采用平板对峙法、形态观察、生理生化测定结合分子生物学等方法进行拮抗菌的分离鉴定,同时对菌株进行全基因组测序,并对其序列进行分析及比较基因组学分析。【结果】分离获得的菌株经鉴定为贝莱斯芽孢杆菌,编号T-1,该菌对花椒根腐病的抑制率可达72%,可使菌丝前端的生长严重受阻,抑菌谱检测和花椒根片的离体拮抗试验结果表明,拮抗菌T-1具有较广的抑菌活性且离体状态下对花椒根片具有一定的拮抗作用。其全基因组序列数据提交到NCBI的SRA数据库中获得登录号为SRX11086663,基因组总长为3 886 726 bp,GC含量为46.42%,全基因组中有4 015个编码基因,占总基因组的89.74%,比较基因组学分析结果显示,菌株T-1与贝莱斯芽孢杆菌模式菌株FZB42相似性高,拮抗基因簇预测结果发现B. velezensisT-1基因组序列中有12个编码次级代谢产物基因合成簇,其中8个与已知功能基因簇高度相似,分别为butirosin A/butirosin B、macrolactin H、backland、泛革素(fengycin)、difficidin、bacillibactin、溶杆菌素(bacilysin)和表面活性素(surfactant),4个基因簇功能未知。【结论】本研究明确了拮抗菌T-1全基因组的遗传信息,获得了拮抗基因相关的基因簇,为后期研究该菌株在抑菌方面的分子机理提供了参考。
2022, 49(8):3220-3231. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211181 CSTR: 32113.14.j.MC.211181
摘要:【背景】2019年底新型冠状病毒肺炎(corona virus disease 2019,COVID-19)疫情的流行给食品安全带来了挑战。【目的】评估后疫情时代市售生鲜猪肉中单增李斯特菌(Listeria monocytogenes)的污染情况。【方法】选取2020-2021年疫情期间不同地点、不同包装方式、不同季度的生鲜猪肉,分析单增李斯特菌的污染率和污染水平,并对分离菌株的流行病学特征进行分析。【结果】生鲜猪肉中单增李斯特菌的污染率为15.28% (77/504),其中猪肉直营店和农贸市场的污染率高于超市。不同包装方式中,预包装和简易包装的污染率高于散装样品,并且不同季度的污染率存在显著性差异,第三季度污染率最高,为27.78%。定量结果发现,40.26%超过10 MPN/g (MPN:most probable number),其中有3个样品的污染水平超过100 MPN/g。血清型分析结果发现,1/2a-3a (48.05%)和1/2c-3c (44.16%)为主要血清型。耐药性试验结果表明,19.50%的分离株存在多重耐药,有2株(2.60%)对所有抗生素都敏感,68株(88.30%)对苯唑西林耐药,46株(59.70%)对氨苄西林耐药,45株(58.40%)对头孢噻肟耐药。【结论】后疫情时代下不同地点、不同包装方式、不同季度的市售生鲜猪肉中存在不同程度的单增李斯特菌污染,个别产品污染水平较高,血清分布和耐药特征多样,有必要加强食品安全监管,以减少食源性疾病的发生。
杨国辉,陈天赐,郑舒桓,武少兰,江丹霞,刘培培,陈炳智,江玉姬
2022, 49(8):3232-3243. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211176 CSTR: 32113.14.j.MC.211176
摘要:【背景】草菇具有很高的营养价值和药用价值,草菇采后品质易劣变主要是由其表面腐败菌引起的。保鲜处理条件下草菇表面菌的研究目前未见相关报道。【目的】探究聚赖氨酸(ε-polylysine,ε-PL)和1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)联合处理对草菇贮藏期间表面细菌变化的影响。【方法】采用平板培养与16S rRNA基因高通量测序技术两种方法,分离、鉴定ε-PL和1-MCP联合处理后草菇贮藏期间的表面微生物,确定草菇贮藏期间菇体表面优势腐败菌。【结果】平板培养法结果表明,草菇子实体表面的菌落总数随着贮藏时间的延长逐渐上升。贮藏6 d时,处理组(PC)草菇表面菌落总数为7.16 lg (CFU/g),极显著(P<0.01)低于CK组[7.42 lg (CFU/g)];从PC组、CK组分离鉴定的细菌分别为16株和19株,以假单胞菌属、金黄杆菌属、芽孢杆菌属和寡养单胞菌属为主;16S rRNA基因高通量测序结果表明,PC组共鉴定出370个属的细菌隶属于27个门;CK组共鉴定出366个属的细菌隶属于25个门;寡养单胞菌属为相对丰度最高的优势菌。【结论】寡养单胞菌属为草菇优势腐败菌之一,ε-PL联合1-MCP处理可明显抑制草菇贮藏期间表面细菌的生长。
2022, 49(8):3244-3252. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211195 CSTR: 32113.14.j.MC.211195
摘要:【背景】目前犬布鲁氏菌病诊断存在一定的困难。【目的】筛选并研究犬种布鲁氏菌单克隆抗体4H3株的特异性抗原表位。【方法】利用噬菌体肽库展示技术,以犬种布鲁氏菌单克隆抗体4H3株作为靶分子,包被酶标板,用12肽随机肽库经过3轮生物淘洗程序进行筛选。经过3轮筛选后,噬菌体产出率从5.00×10-7增加到9.84×10-6,假阳性率逐轮降低。从第3轮筛选的阳性克隆中随机挑取14个进行增殖,提取基因组DNA,进行测序分析;并通过iELISA和cELISA检测阳性克隆的亲和性和特异性。【结果】14株阳性单克隆噬菌体共出现3种不同的短肽序列,分别是KMSIRHPIRLPI、ILRRRRKRIIQI和QRIHMRLTTQS;iELISA结果表明3种短肽序列与单克隆抗体的亲和性依次为KMSIRHPIRLPI>ILRRRRKRIIQI>QRIHMRLTTQS;cELISA结果显示短肽KMSIRHPIRLPI和ILRRRRKRIIQI特异性较强。对亲和性较强、特异性较高的2条短肽KMSIRHPIRLPI和ILRRRRKRIIQI展开具体分析,比对分析表明KMSIRHPIRLPI与犬种布鲁氏菌RM6/66菌株的肽酶C26家族蛋白(PuuD)有比较高的相似性,氨基酸符合率为75%,而且存在4位连续相似氨基酸;ILRRRRKRIIQI与布鲁氏菌6/66菌株中3-氧酰基-[酰基载体蛋白]还原酶(OAR)相似性较高,氨基酸符合率为75%,存在2位连续相似氨基酸。【结论】利用噬菌体肽库展示技术筛选出与犬种布鲁氏菌ZG分离株单克隆抗体特异性结合的短肽序列。
2022, 49(8):3253-3266. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211221 CSTR: 32113.14.j.MC.211221
摘要:【背景】鸭源鸡杆菌作为一种条件致病菌能引起家禽卵巢炎、输卵管炎和腹膜炎等疾病,严重威胁养殖业的发展。【目的】四川某养鸡场送检了一批疑似感染鸭源鸡杆菌的病死鸡,为探究其感染机制与防治方法,对该菌进行分离鉴定及全基因组测序分析。【方法】从病料中分离并纯化细菌,再依次进行生化试验、16S rRNA基因序列分析和药敏试验,同时通过全基因组测序对其进行物种分型与毒力、耐药等基因功能注释及遗传进化分析。【结果】该分离菌被鉴定为鸭源鸡杆菌,菌株命名为TS0001,药敏试验显示其仅对硝基呋喃类和少数β-内酰胺类药物敏感,对部分β-内酰胺类、氯霉素、部分氨基糖苷类、大环内酯类、四环素类和磺胺类药物具有耐药性。全基因组序列长度为2 626 722 bp,蛋白质编码基因功能注释显示其有较强的自我加工修饰能力,全基因组注释到83个与毒力因子和耐药性相关的基因,包含4个前噬菌体区域。序列类型分析结果显示,该菌株为ST69型,而且管家基因联合建树表明其与墨西哥普通家鸡分离株7990一致性最高。【结论】本研究为鸭源鸡杆菌的感染机制与防治研究提供了参考,丰富了后续研究的分子生物学背景。
薛苗苗,李会,曹雪岑,张晓梅,王淑丽,陈立营,史劲松,许正宏
2022, 49(8):3267-3278. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211121 CSTR: 32113.14.j.MC.211121
摘要:【背景】分枝杆菌LY-1因能够将天然植物甾醇代谢转化为重要甾体药物中间体,目前已成为工业上的优势生产菌株。高效的CRISPR/Cas9基因编辑技术是工业菌株代谢工程改造进行产量性状提升的关键。然而由于Cas9蛋白的高表达毒性问题且分枝杆菌中已公开报道的可用表达元件较少,极大地限制了Cas9蛋白在该菌株中的适度表达。【目的】筛选内源性表达元件,利用合适的表达元件启动Cas9蛋白的表达,降低其对菌株的毒性。【方法】依据文献和前期研究获得的分枝杆菌基因转录组水平数据,并结合启动子在线预测网站BDGP (https://www.fruitfly.org/seq_tools/promoter.html),筛选内源性表达元件。以增强型绿色荧光蛋白作为报告基因对表达元件的强度进行评估,并采用不同强度的表达元件启动Cas9蛋白的表达。【结果】获得了23个不同表达强度的表达元件,采用中等强度的表达元件及弱表达元件都降低了Cas9蛋白对分枝杆菌LY-1的毒性,实现了Cas9蛋白在该菌株中的适度表达。【结论】建立了分枝杆菌LY-1内源性表达元件库,为后续菌株中高效CRISPR/Cas9基因编辑技术的构建及关键酶基因调控奠定了良好的基础。
2022, 49(8):3279-3292. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211227 CSTR: 32113.14.j.MC.211227
摘要:【背景】耐酸乳杆菌(Lactobacillus acetotolerans)是白酒发酵过程中的优势乳酸菌,对白酒发酵具有重要作用。L. acetotolerans G10是分离自芝麻香型白酒发酵酒醅的一株能够利用多种碳源的菌株。【目的】基于全基因组测序,解析菌株G10多碳源利用机制。【方法】通过三代测序平台Oxford Nanopore完成菌株G10全基因组测序,分别利用Circlator和Prodigal对测序数据进行组装和基因预测;通过细菌基因组分析工具(bacterial pan genome analysis tool,BPGA)进行泛基因组分析。【结果】G10能够利用22种糖类及糖类衍生物,其全基因组大小为1 627 828 bp,含有1 878个编码基因;基于Koyto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)数据库注释获得292个碳源代谢相关基因,基于Carbohydrate-Active Enzymes (CAZy)数据库注释获得44个CAZy家族的编码基因。与其他发酵食品来源的耐酸乳杆菌相比,G10基因组最小,但其总基因数量以及淀粉和蔗糖代谢相关基因数量均最多且含有426个独有基因;与发酵食品中植物乳杆菌ATCC 14917T、发酵乳杆菌ATCC 14931T、干酪乳杆菌ATCC 393T、短乳杆菌ATCC 14869T和布氏乳杆菌ATCC 4005T等其他主要代表性乳酸菌相比,G10基因组最小,碳水化合物代谢相关基因数占比最高,而且具有glvA、malP和glvC等独有基因。【结论】L. acetotolerans G10底物选择范围广,可利用多种碳源,能够适应碳源种类多变的发酵环境,对L. acetotolerans G10基因组信息的分析为进一步阐明L. acetotolerans的发酵性能提供了遗传学基础。
2022, 49(8):3293-3309. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211035 CSTR: 32113.14.j.MC.211035
摘要:【背景】植物内生链霉菌Streptomyces sp. SAT1分离自药用植物荠苨根部,对多种植物病原真菌和病原细菌具有强抑菌活性,在农林业生物防治领域应用潜力巨大。【目的】揭示该菌在不同培养基条件下的抑菌效果和抑制细菌的活性物质类型,为该菌生物防治应用提供理论基础和技术支撑。【方法】通过测定发酵液和菌体萃取物的抑菌活性,研究培养基成分对抑菌活性物质生物合成的影响;选择抑制细菌活性高和无抑菌活性的培养基进行发酵,通过转录组测序分析差异表达基因的功能,并利用紫外吸收光谱和UPLC-MS/MS鉴定活性物质的成分。【结果】所选用的7种链霉菌常用发酵培养基中,无论发酵液还是菌体萃取物,TSB、GS和R5培养基无抑制细菌活性;PDB、ISP2、MS和H有较强的抑菌活性。对PDB、ISP2和TSB发酵菌体进行转录组测序分析,共发现差异表达基因3 567个,KEGG富集分析发现差异基因多集中在global and overview maps、氨基酸代谢和碳水化合物代谢等通路上,而且与TSB比,PDB和ISP2分别有18个和5个上调基因定位于moenomycin类物质的生物合成基因簇上。以标准品为对照,通过紫外光谱和UPLC-MS/MS确定了主要的抑菌物质为moenomycin。【结论】SAT1抑制细菌活性物质的生物合成受发酵培养基成分的影响,该菌抑制细菌的活性物质以moenomycin类物质为主。
2022, 49(8):3310-3323. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211142 CSTR: 32113.14.j.MC.211142
摘要:【背景】枝孢菌SYC63是一株具有重寄生作用和抗菌活性的潜在生防菌株,目前尚无研究报道该菌株的全基因组序列,因此限制了其开发与利用。对该菌株进行基因组测序与分析,将进一步了解其重寄生的分子机制,为其在生物防治上的应用奠定研究基础。【目的】解析枝孢菌SYC63基因组序列信息,初步探究该菌的重寄生作用机制。【方法】利用二代高通量测序平台对枝孢菌SYC63进行全基因组测序,运用相关软件对其测序数据进行基因组组装、基因功能注释、预测次级代谢产物合成基因簇并分析重寄生相关的碳水化合物酶类基因等。【结果】基因组组装后共得到17个contigs,总长度为31 912 211 bp,GC含量为52.80%,预测到12 327个编码基因。其中,4 029、949和6 595个基因分别能在KEGG、COG和GO数据库中被注释到,同时还预测到25个次级代谢产物合成基因簇。对重寄生机制相关的碳水化合物酶类进行分析并与重寄生菌株(拟盘多毛孢菌、木霉及盾壳霉)比较,发现该菌具有较多的糖苷水解酶和糖脂酶基因,而且细胞壁降解酶类基因经锈菌孢子壁处理后在转录组测序中显著上调表达,初步分析了该菌与重寄生木霉在分子水平上的差异及不同于木霉真菌的寄生机制。【结论】从基因组层面解析了枝孢菌的重寄生机制,为深入探究其寄生机制及次生代谢产物的挖掘提供参考信息,对后续开发与利用具有重要意义。
赵焕帅,王健鑫,黄嘉茂,马云程,陈云飞,陶晨智,王定全,廖智,石戈,刘雪珠,曲武
2022, 49(8):3324-3334. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211180 CSTR: 32113.14.j.MC.211180
摘要:【背景】蛋白酶活性研究对于理解金黄杆菌属(Chryseobacterium)菌株的生态角色、工业价值及潜在致病机理十分重要。【目的】分析一株细菌的新型基因组序列,以此推断其中潜在的蛋白酶基因,并对其蛋白酶活性进行验证与优化,为后续研究提供数据支撑。【方法】利用高通量测序技术对菌株基因组序列进行测定与组装,并利用单因素优化方法对菌株的蛋白酶作用条件与产酶条件进行优化。【结果】分离得到一株蛋白酶活性菌株,通过分子生物学手段鉴定为金黄杆菌属菌株,并命名为Chryseobacterium sp. ZHDP1。该菌株基因组大小为4 917 748 bp,GC含量为35.95%,平均核苷酸相似性和DNA-DNA杂交指数分别为91.39和47.8。该菌株基因组中发现超过20条蛋白酶基因,上清液中也检测到蛋白酶活性,其最适反应温度和pH值分别为50 ℃和7.0。Zn2+、Mn2+和Cr2O72-对蛋白酶活性有强烈抑制作用。ZHDP1菌株在培养温度35 ℃、培养时间35 h、接种量4%、碳源和氮源为玉米粉及摇床转速100 r/min的条件下产酶量最高。【结论】本研究提供了ZHDP1菌株的完整基因组序列,并确定了该菌株的蛋白酶相关特性,为该菌株生态功能、致病机制及应用价值的深入研究奠定了基础。
2022, 49(8):3335-3345. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211134 CSTR: 32113.14.j.MC.211134
摘要:【背景】γ-聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)产生菌多为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)等,而暹罗芽孢杆菌(Bacillus siamensis)相关研究较少。【目的】研究暹罗芽孢杆菌产γ-PGA的液体发酵条件。【方法】以自行分离的暹罗芽孢杆菌CAU83为出发菌株进行液体发酵,通过单因素试验和正交试验法研究了碳氮源、前体物质、发酵温度及pH对菌株生产γ-PGA的影响。【结果】经摇瓶优化,γ-PGA的最适碳源、氮源和前体物质分别为乳糖30 g/L、酵母提取物5 g/L和L-谷氨酸钠60 g/L,最适培养条件为发酵温度37 ℃和pH 7.0,γ-PGA产量由8.4 g/L提升至30.1 g/L,比优化前提高了260%。经分批补料发酵,60 h时γ-PGA产量最高为59.5 g/L,比摇瓶提高了98%,产率为0.99 g/(L·h)。所产γ-PGA分子量为3.8×106 Da,聚合度较高。【结论】确定了暹罗芽孢杆菌CAU83产γ-PGA的最适发酵条件,为该菌株的工业化生产和应用提供了依据。
2022, 49(8):3346-3357. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211145 CSTR: 32113.14.j.MC.211145
摘要:【背景】具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)作为机会致病菌,能够引起许多感染性疾病,已被证实是促直肠癌发展的潜在重要危险因素,临床检测中亟需一种快速简单检测F. nucleatum的方法。【目的】通过建立一种磁纳米探针结合暗场显微镜直接观察计数的方法,可方便快速地检测样本中具核梭杆菌的数量。【方法】在磁纳米颗粒(magnetic nanoparticle,MNP)表面修饰制备的抗F. nucleatum抗体,构建一种特异性结合F. nucleatum的MNP探针。此外,比较MNP探针-暗场显微计数法与实时荧光定量PCR (qPCR)方法检测F. nucleatum的灵敏度。【结果】该方法的检测限可低至3.42×101 copies/µL,比qPCR的灵敏度高5倍左右。在实际样本的检测中,该方法与qPCR方法所检测F. nucleatum数量保持一致。【结论】本研究建立的方法用于检测F. nucleatum,操作简单、检测快速(约30 min)、灵敏且成本低,有应用于临床样本检测的前景。
2022, 49(8):3358-3372. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211224 CSTR: 32113.14.j.MC.211224
摘要:【背景】肠出血性大肠杆菌(enterohemorrhagicEscherichia coli,EHEC) O157:H7和肠致病性大肠杆菌(enteropathogenicE. coli,EPEC) O55:H7是2株常见食源性致病菌,能导致腹泻及肠道外疾病,其特异性噬菌体具有制备新型抗菌制剂的应用前景。【目的】分离能特异裂解O157:H7和O55:H7的噬菌体,并分析其生物学特性和基因组特征,探索致病性大肠杆菌防控的抗生素替代方法。【方法】利用双层平板法从环境水样中分离噬菌体,对其形态、感染复数、宿主范围、一步曲线等生物学特性进行鉴定,使用Illumina MiSeq平台对其全基因组进行测序,利用RAST、Prokka、BLASTp等软件进行生物信息学分析。【结果】分别以E. coli O157:H7和O55:H7为宿主分离出2株特异性烈性噬菌体:vB_EcoM_P251和vB_EcoM_P255,均属于肌尾病毒科(Myoviridae)。最佳感染复数均为1,在培养15 min内能以91.9%和90.8%的速率吸附到宿主细胞上,而且在37-60 ℃、pH 4.0-11.0条件下保持高且稳定的活性;P251仅对大肠杆菌O157:H7和O78:H11菌株具有感染性,P255对O55:H7、O157:H7等11株不同血清型的EHEC和EPEC均具有感染性。P251基因组全长为136 254 bp,P255基因组全长为111 068 bp,GC含量分别为37%和35%;分别含有227、173个开放阅读框(open reading frame,ORF),其中,80、73个ORF与已知功能基因具有显著相似性;P251还含有2个tRNA。比较基因组显示,P251和P255基因组在其48%的长度上共享72.24%的核苷酸同一性。【结论】分离鉴定了2株新的O157:H7和O55:H7噬菌体P251和P255,宿主范围广泛,具有防控食源性致病性大肠杆菌的潜力。
2022, 49(8):3373-3386. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211166 CSTR: 32113.14.j.MC.211166
摘要:【背景】天然蛹虫草是蛹虫草菌侵染昆虫蛹或虫形成的子实体,具有非常重要的生物药理活性。目前蛹虫草基因组测序已经完成,但是其分子生物学研究较少。【目的】在蛹虫草中构建一种以尿苷/尿嘧啶营养缺陷型为筛选标记的农杆菌介导的转基因体系。【方法】乳清酸核苷-5'-磷酸(orotidine-5'-monophosphate,OMP)脱羧酶为尿嘧啶合成必需酶,利用根癌农杆菌介导的转化(Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation,ATMT)方法,通过同源重组对蛹虫草野生型菌株中该酶的编码基因pyrG进行敲除,构建尿苷/尿嘧啶营养缺陷型突变体。然后,利用本实验室已有的米曲霉pyrG为筛选标记的二元转化载体,通过农杆菌转化法对该营养缺陷型菌株进行遗传转化。【结果】通过同源重组法,成功敲除pyrG构建了尿嘧啶营养缺陷型蛹虫草,以此为背景,在22 ℃共培养66 h,成功对蛹虫草实现转基因,转化效率为(75±35)/106孢子。另外,本研究还发现丝状真菌常用的构巢曲霉3-磷酸甘油醛脱氢酶启动子PgpdA及α淀粉酶启动子PamyB不能在蛹虫草中驱动GFP或DsRed报告基因表达,而蛹虫草自身延伸因子的启动子IF则能很好地表达GFP荧光报告基因。【结论】本研究构建了一种以尿嘧啶营养缺陷型为筛选标记的农杆菌介导的转基因体系,为研究蛹虫草重组表达和基因功能提供了一个有前景的基因操作工具。
2022, 49(8):3387-3400. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211191 CSTR: 32113.14.j.MC.211191
摘要:从污水中回收磷已经成为当前污水全面资源化研究领域的重要研究方向之一,聚磷生物膜法磷回收工艺因其在节省碳源、简化回收流程、提高回收效果、污泥减量化等方面的潜力,成为该领域的重要技术手段和研究热点。本文着重介绍了聚磷生物膜法磷回收的基本原理、功能微生物及其代谢特征;详细梳理了生物膜法磷回收工艺不同模式的回收思路,综合分析了不同工艺模式的技术特征和磷回收效果。此外,对聚磷生物膜系统微生物及其代谢的研究方法与技术进行了整理。文章在综合分析聚磷生物膜法磷回收研究现状的基础上,对该技术的应用前景进行了宏观展望,以期为开展聚磷生物膜法磷回收的基础研究和技术开发提供支撑。
2022, 49(8):3401-3419. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211208 CSTR: 32113.14.j.MC.211208
摘要:灰树花是一种珍贵的食药用菌,具有降血糖、抗肿瘤、免疫调节和抗病毒等多种生物活性。灰树花多糖是其主要的活性成分,多糖的生物活性与多糖的结构密切相关。本文综述了从20世纪80年代起国内外已报道的灰树花活性多糖的结构表征。部分研究认为多糖的降血糖活性可能与β-1,6-葡聚糖主链化学结构相关,而灰树花多糖结构为β-1,6主链或β-1,3主链葡聚糖时具有较好的抗肿瘤活性。然而多糖结构异常复杂,精细结构的解析困难,导致目前灰树花多糖结构表征一般止步于单糖组成、分子量、糖苷键类型、分支结构和粗略分子链构象,但二维核磁(two dimensional nuclear magnetic resonance,2D-NMR)和高分辨质谱联用等技术的发展将有助于解开灰树花多糖构效关系,并为灰树花活性多糖的开发利用提供理论依据。
2022, 49(8):3420-3434. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211201 CSTR: 32113.14.j.MC.211201
摘要:在近20年来,越来越多的真菌被开发成异源蛋白表达宿主,用来生产各种药用蛋白和酶类。随着对真菌异源表达系统的研究,人们也渐渐意识到真菌N-糖基化系统与高等动物的N-糖基化系统有着明显的区别,这也成为真菌生产高等动物源性糖蛋白的一个技术瓶颈。本文综述了真菌在异源表达糖蛋白工程中其N-糖基化系统的研究进展。包括N-糖基的检测技术和改造策略,并重点介绍了真菌N-糖基化系统与高等动物的N-糖基化系统的差异,以期为日后真菌N-糖基化系统动物源化甚至人源化改造提供参考。
2022, 49(8):3435-3450. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211172 CSTR: 32113.14.j.MC.211172
摘要:硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)广泛分布于高温、高压及高盐的石油油藏中,在油藏硫循环中起主导作用。SRB能在油藏生物膜内生长,有微量低分子有机酸时利用硫酸盐为电子受体并将其还原成硫化氢。硫化氢会腐蚀管道,导致原油泄露等其他安全问题,每年造成的经济损失超过7 000亿元。本文首先总结了油藏生物膜内微生物菌群多样性,分析了生物膜内SRB及其相关菌群的协同腐蚀机理;然后讨论了高温油藏SRB介导的硫氮氢生物地球化学循环过程、胞外电子传递机制及其腐蚀作用,并通过几个高温油藏SRB生物膜内腐蚀的现场案例进一步阐明了SRB的腐蚀机制。在此基础上,提出了应对高温油藏生物膜内SRB腐蚀的生物纳米防治策略,这为高温油藏管道防腐提供了新思路。
2022, 49(8):3451-3468. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210715 CSTR: 32113.14.j.MC.210715
摘要:微生物数量的快速检测一直是工业生产与食品行业需要解决的问题,腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)生物发光法具有操作简便、检测周期短等优点,可满足一般微生物检测的需求。然而,ATP生物发光法的准确性也受到不同因素的影响,如微生物的ATP检测限值较高、微生物自身及其他因素(如非微生物ATP、提取剂种类、荧光素酶活性等)均对微生物数量的检测产生影响。本文简述了不同微生物数量检测方法的优缺点,介绍了ATP生物发光法的发展历程及原理,综述了非微生物ATP与游离ATP、微生物量、ATP提取剂、荧光素酶等因素对ATP生物发光法灵敏度与稳定性的影响,归纳总结了ATP生物发光法及检测设备在食品、医疗、污水处理等领域的应用现状,并就ATP生物发光法体系的优化及ATP在线检测的应用等方面进行了展望,以期为ATP生物发光法的高效应用提供新的思路。
2022, 49(8):3469-3491. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211125 CSTR: 32113.14.j.MC.211125
摘要:以重要植物病原菌为特征的丝核菌是一类在土壤中广泛分布的丝状真菌,通常不产孢,以菌丝或菌核的形式存在,多样性非常丰富。本文基于国内外最新研究进展,对依据菌丝体的细胞核数目、菌丝融合、有性生殖和系统进化等方面的基本特征展开的丝核菌分类体系及分类现状进行了综述。基于菌丝的细胞核数目,丝核菌被分为单核、双核和多核丝核菌三大类群。自然界中单核丝核菌数量极少,多核和双核丝核菌在全球分布广泛,占丝核菌的绝大多数。基于菌丝融合试验的结果,目前多核丝核菌被分为13个菌丝融合群,双核丝核菌被分为18个菌丝融合群。部分融合群内又根据一些稳定的特征分了亚群,但亚群的建立标准并不统一。目前的分子系统学研究结果基本支持丝核菌的菌丝融合群及亚群的分类。基于部分有性世代被发现的菌株的形态特征,多核和双核丝核菌分别被鉴定为亡革菌属和角担菌属。此外,目前已有分属重要植物病原菌和兰科菌根菌类群的至少9个融合群或亚群的17个菌株完成了基因组测序,比较基因组学和线粒体组学开始在丝核菌分类和进化研究中发挥作用。丝核菌分类系统特殊且复杂,作者在文末提出了目前丝核菌分类学研究面临的问题和今后研究的趋势,期待更多的学者参与到这个重要菌群的研究中来。
2022, 49(8):3492-3499. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211126 CSTR: 32113.14.j.MC.211126
摘要:毒素-抗毒素系统(toxin-antitoxin system,TA)由具有杀菌或抑菌作用的毒素和能中和毒素毒性的抗毒素组成,在细菌和古菌的染色体和可移动遗传元件中分布广泛。TA系统具有结构和功能的多样性,目前分为八大类型(I-VIII型)。研究发现TA系统与细菌生物膜的形成、细菌毒力、耐药性细菌感染、质粒拷贝数的调控及原噬菌体切离后在细胞中的稳定维持等相关。文章综述了近年来TA系统的最新分类、TA系统的功能及抗毒素的其他调控功能等进展,并对TA领域的应用做了简要描述。
2022, 49(8):3500-3507. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211183 CSTR: 32113.14.j.MC.211183
摘要:肠道病毒D68型属于小核糖核酸病毒科,近年来在全球范围内呈规律性流行趋势,已成为严重危害公共卫生安全的问题。然而目前尚缺乏针对肠道病毒D68的特效疫苗和药物,对肠道病毒D68的分子致病机理研究仍在不断深入。本文主要对肠道病毒D68病毒受体相关研究进展进行综述,为靶向性抗病毒药物研究提供参考。
2022, 49(8):3508-3519. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211215 CSTR: 32113.14.j.MC.211215
摘要:肠道上皮是肠上皮细胞及其分泌物有机构成的黏膜界面。随着技术的进步和对肠道菌群作用的逐渐重视,研究者对肠道上皮与肠道微生物相互作用的认识也不断深入。研究表明,肠道上皮调节并维持肠道微生物的定殖与分布,肠道微生物也影响肠道上皮的多种屏障功能,二者通过一系列细胞分子机制紧密联系,共同维持肠道稳态。此外,其过程中产生的宿主-肠道菌群共代谢物被发现可以反映宿主的生理病理状态,作为指标被应用于临床疾病诊断、治疗效果评估和预后推测。本文基于近年的研究,综述了肠道上皮与肠道微生物的相互作用及其细胞分子机制,为进一步研究和临床应用总结了理论基础,并探讨了未来可能的研究方向。
2022, 49(8):3520-3530. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210777 CSTR: 32113.14.j.MC.210777
摘要:课程思政是以“课程”作为“思政”的载体,探索知识传授、能力培养与价值塑造三位融合的有效途径,当前高等教育已步入全面建设课程思政的新时期。微生物学专业面与应用范围均非常广泛,而且与人类社会发展、生产实践、日常生活都息息相关,蕴含着极为丰富的思政元素,是开展课程思政的优秀载体。我们微生物学教学团队一直以来秉承教书育人的教育理念,致力于微生物学创新教学改革,近年来又以此为基础进行了课程思政思考与实践。本文总结了“微生物学”开展课程思政的必要性、融入路径、教学评价、反思与持续改进等,以期为高等院校课程思政教学改革提供参考。
2022, 49(8):3531-3538. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211010 CSTR: 32113.14.j.MC.211010
摘要:依据研究型实验教学的特点及混合式教学的相关理论,探索将“五阶段”翻转课堂教学模式应用于高校实验教学,并以微生物学实验技术课程为例,重点论述该“五阶段”翻转课堂教学模式的设计思路,即学生课前进行自主学习及实验设计,课堂上以学生为主体进行讨论,之后进行开放式实验实施,最后以课堂展示及课后总结的形式进行实验反思。进一步分析该模式的实施效果,探讨其优势及不足,为翻转课堂教学模式在实践类课程中的应用提供借鉴,以期更好地达成培养学生科研思维及创新能力的目标。
2022, 49(8):3539-3549. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.211133 CSTR: 32113.14.j.MC.211133
摘要:【背景】当前微生物学研究正处于发展的重要时期,研究生学位论文作为研究生阶段的主要产出,在一定程度上体现了微生物学研究的热点和发展方向,但当前的大多文献计量分析以Web of Science、知网等收录的期刊论文为主,忽略了研究生论文数据库的重要作用。【目的】通过分析我国研究生学位论文的研究选题,为探究我国微生物学相关方向的研究生学位论文的选题热点及变化趋势提供数据支持。【方法】利用文献计量学方法,对1999-2018年收录于中国博硕士学位论文全文数据库的237 562篇以微生物为研究主题的论文进行分析。【结果】发现1999-2018年我国微生物学相关的研究生论文总体呈现增长趋势,学位论文发文量排名前三的科研机构是浙江大学、中国科学院大学和南京农业大学。通过关键词网络分析发现,近10年我国微生物学相关研究生论文的研究领域呈现多样化,关键词网络更加密集,研究主要集中于环境、人类医学和动物医学等领域,与国际热点领域基本一致,但基础微生物研究相对不足。近年来备受关注的一些新兴领域如宏基因组、蛋白质组、工程与药物等在研究生论文选题中仍需加强。【结论】文献分析结果为研究生及其导师选题、推动我国微生物学相关的研究生教育的理论研究和实践探索提供了一定参考。