2023, 50(10):4311-4321. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230201
摘要:【背景】以酵母为宿主生产的蛋白往往发生过糖基化,形成高甘露糖型的N-糖基化。高甘露糖型的结构易在人体中引起免疫反应,这是酵母不能用于绝大部分糖蛋白药物生产的主要限制因素。因此,构建表达人源糖基化糖蛋白的酵母底盘细胞将为糖蛋白药物的生产提供强有力的工具。库德里阿兹威氏毕赤酵母(Pichia kudriavzevii)具有极强的抗逆性且生长迅速,是一种近年来备受关注的非典型性酵母,对其进行糖基化途径的改造将具有巨大的应用前景。【目的】对酵母 N-糖基化途径的改造,首先要使其N-糖基化转变为Man5GlcNAc2核心结构,本研究对P. kudriavzevii的och1基因进行敲除并引入源自曲霉的msdS基因,以改变其分泌糖蛋白N-糖链的糖型结构。【方法】通过基因编辑对P. kudriavzevii的N-糖基化途径进行改造,获得P. kudriavzevii Δura3Δoch1::msdS菌株,分析P. kudriavzevii Δura3Δoch1::msdS菌株分泌糖蛋白上N-糖组的变化。【结果】与野生型P. kudriavzevii相比,P. kudriavzevii Δura3Δoch1::msdS菌株分泌糖蛋白上的N-糖链中可检测到Man5GlcNAc2型糖链结构。【结论】通过敲除och1基因和引入曲霉msdS基因,可使P. kudriavzevii合成Man5GlcNAc2糖链结构,为后续糖基化途径的改造奠定了基础。
2023, 50(10):4322-4342. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230174
摘要:【背景】近岸海域抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)的污染和累积将直接影响海产品质量和安全,海州湾作为江苏省的四大渔场之一,是江苏渔业发展的主要载体,有多条大小河流注入,沿岸为重要农业区,对公众健康产生重大影响。【目的】对海州湾夏秋季的水样及沉积物展开微生物及ARGs检测。【方法】基于宏基因组测序技术开展海州湾夏秋两季近岸6个站点中水体和沉积物中ARGs种类和相对丰度以及微生物群落的组成研究。【结果】变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)是夏秋季度两种介质中最优势的门类,水样中优势的科级细菌为红细菌科(Rhodobacteraceae),沉积物样品中为脱硫杆菌科(Desulfobacteraceae);夏季水样中的ARGs相对丰度要明显高于秋季,但沉积物中不同季节的ARGs相对丰度未表现出明显的变化趋势;在水样中主要门级微生物群落的抗性机制主要是抗生素靶位替换和抗生素靶位保护,沉积物样品则以抗生素灭活机制为主,而主要科级微生物群落的抗性机制更加多样;冗余分析(redundancy analysis, RDA)和典型对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)发现硝酸盐及盐度等环境因子与ARGs的变化显著相关。【结论】海州湾近岸海域的微生物群落及ARGs组成在夏秋季不同介质中有明显差异,且不同介质中主要微生物群落的抗性机制不尽相同,ARGs的相对丰度和分布受盐度和硝酸盐等环境因子调控。研究结果为海州湾公共安全监测和生态环境的保护提供了理论依据。
2023, 50(10):4343-4356. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230236
摘要:【背景】湿地是重要的甲烷排放源,因为其中栖息着各种产甲烷古菌。已知未培养甲烷古菌Rice Cluster II (RCII)类群广泛分布于低温酸性和北方泥炭藓湿地、淡水湿地及草本沼泽等环境,但它们在低温盐碱湿地中的分布及代谢途径尚未知。【目的】分析扎龙盐碱湿地未培养甲烷古菌RCII类群的多样性、推测产甲烷代谢途径及其潜在的盐碱适应机制。【方法】16S rRNA基因扩增子测序分析扎龙湿地土壤中甲烷古菌群组成;构建16S rRNA基因克隆文库分析扎龙湿地土壤RCII的多样性;宏基因组分析推测RCII古菌编码的产甲烷途径及与耐盐碱相关物质的合成基因。【结果】16S rRNA基因高通量测序发现未培养甲烷古菌的RCII类群占扎龙盐碱湿地总甲烷古菌的13.280%±0.019%;系统发育学分析表明该湿地的RCII由3个分支组成;宏基因组分析组装了2个优势的未培养RCII的基因组,均含完整的氢还原二氧化碳产甲烷途径的基因,并编码海藻糖的转运与合成基因。【结论】扎龙盐碱湿地土壤富含未培养RCII甲烷古菌,推测它们通过氢还原二氧化碳产甲烷,利用细胞内高的海藻糖适应盐碱环境。
2023, 50(10):4357-4371. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230079
摘要:【背景】甲烷氧化菌在维持湿地生态系统碳平衡方面发挥着重要作用,青海湖高寒湿地具有十分重要的生态地位,但目前有关该地区甲烷氧化菌的研究相对较少。【目的】探究不同类型高寒湿地土壤甲烷氧化菌的群落特征与驱动因素。【方法】以青海湖流域内的小泊湖沼泽湿地、鸟岛湖滨湿地、瓦颜山河源湿地为研究对象,通过高通量测序技术对土壤甲烷氧化菌进行检测。【结果】3种不同类型高寒湿地土壤甲烷氧化菌的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)。鸟岛湖滨湿地与瓦颜山河源湿地的甲烷氧化菌α多样性存在显著差异(P<0.05),而小泊湖沼泽湿地与二者的甲烷氧化菌α多样性的差异不显著(P>0.05)。LEfSe分析表明,不同类型高寒湿地共存在40个差异菌群,尤以瓦颜山河源湿地差异菌群数量最多,从门到属水平均存在显著差异。冗余分析(redundancy analysis, RDA)表明,甲烷氧化菌菌群变化的主要驱动因子为土壤温度、土壤水分、电导率。【结论】整体而言,青海湖3种类型高寒湿地土壤理化性质及甲烷氧化菌群落多样性均存在差异,且部分菌群的相对丰度具有显著性差异(P<0.05)。
修江辉,马康婷,徐梦萍,刘冰洋,王群,单胜道,刘舒晨,邵俊诚
2023, 50(10):4372-4388. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230124
摘要:背景 我国农业废弃秸秆存量大,微生物发酵无法实现其彻底转化,仍造成二次污染和资源浪费的问题。秸秆发酵废弃物可经热解炭化制备吸附剂用于水体有机污染物的高效去除。 目的 探究以秸秆发酵废弃物为原料所制备秸秆炭对有机污染物的去除效率,明确发酵过程对秸秆炭吸附性能的影响及机制,为水体有机污染物的高效去除和秸秆发酵废弃物的再利用提供参考。 方法 以丝状真菌里氏木霉QM6a和棘孢木霉T-1为发酵菌株,分别对小麦和水稻秸秆进行固态发酵,发酵残渣经热解炭化后用于吸附典型有机偶氮染料亚甲基蓝(methylene blue, MB)。 结果 发酵处理可缩短吸附平衡时间,有效提高小麦秸秆炭对MB的吸附效率,但对水稻秸秆炭吸附性能无明显提升作用。棘孢木霉T-1发酵的小麦秸秆经600 ℃热解所得秸秆炭(BaWS 600)对MB (50 mg/L)的吸附效率较天然秸秆炭(BWS 600)提高53.6%。准二级动力学模型可有效模拟吸附过程,BaWS 600的平衡吸附量比BWS 600和BWS 800高119.4%和299.4%。Freundlich模型可较好描述等温吸附过程,表明MB在秸秆炭表面的吸附为多分子层吸附。秸秆发酵将小麦秸秆炭比表面积提高47.4%‒245.8%不等,且可增加热解炭化产物表面含氧官能团丰富度,是MB吸附效率得以有效提升的主要原因。 结论 真菌发酵过程可有效改善秸秆炭性状和污染物吸附性能,而棘孢木霉T-1因具有更优的纤维素酶分泌能力,更适合作为发酵菌株用于改良秸秆炭污染物吸附性能。
2023, 50(10):4389-4400. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230465
摘要:【背景】草地早熟禾(Poa pratensis)是一种被广泛使用的兼具观赏性和设施性的冷季型草坪草,白粉病的发生严重降低了草地早熟禾的质量和使用年限。【目的】对山西农业大学温室草地早熟禾白粉病病原物进行分离、纯化、鉴定和致病力分析,为草地早熟禾白粉病的防治提供理论依据。【方法】采用形态特征观察、核糖体内源转录间隔区(ribosomal DNA internally transcribed spacer, rDNA-ITS)序列分析进行分离株BGP(TG)的鉴定;通过分生孢子密集抖落接种法测定BGP(TG)对23份草地早熟禾材料的致病力。【结果】草地早熟禾白粉菌分离株BGP(TG)分生孢子串生、无色、椭圆形,长和宽分别为(23.31−34.67) µm和(11.33−15.77) µm,成熟吸器为指状;rDNA-ITS序列分子发育分析结果表明分离株BGP(TG)与禾布氏白粉菌早熟禾专化型(Blumeria graminis f. sp. poae)聚于同一分支;BGP(TG)对23份草地早熟禾的致病力测定结果显示,白粉病发病率为49.47%−77.72%,病情指数为14.41−53.12;仅‘太行’草地早熟禾对BGP(TG)表现为中抗,‘应县’ ‘黑杰克’和‘浑源’草地早熟禾表现为中感,‘探险家’和‘奖品’草地早熟禾表现为极感,其余17个品种表现为高感,占比达73.91%。【结论】山西省草地早熟禾白粉菌分离株BGP(TG)的致病力较强,进一步挖掘‘太行’草地早熟禾的抗白粉病基因,对草地早熟禾抗白粉病育种工作具有重要意义。
2023, 50(10):4401-4412. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230108
摘要:【背景】灵芝被纳入我国“药食同源”试点名单,腺苷作为其主要活性物质之一,在免疫调节、抗炎、抗癌等方面发挥着重要作用。【目的】调控腺苷生物合成关键酶基因的表达来提高灵芝腺苷产量。【方法】将不同培养时间阶段腺苷合成酶基因(包括5-氨基咪唑-4-甲酰胺核糖核苷酸甲酰转移酶GlATIC、嘌呤核苷磷酸化酶GlPNP、腺苷激酶GlADK)的表达量与腺苷含量相关联,筛选出与灵芝腺苷含量呈正相关的关键酶基因。克隆关键酶基因并在灵芝中过表达,探究关键酶基因过表达对灵芝腺苷积累的影响。【结果】GlPNP的表达与灵芝腺苷含量呈正相关。GlPNP的cDNA全长为969 bp,预测GlPNP蛋白的相对分子量为34.6 kDa,呈三聚体的四元结构。研究结果表明,过表达菌株中GlPNP的表达量在第4天比野生型菌株(WT)上调了2.9−3.9倍,与含空载体的菌株(CK)相比,腺苷含量分别提高了78%和63%。【结论】过表达嘌呤核苷磷酸化酶是提高灵芝腺苷产量的一种有效手段。
2023, 50(10):4413-4432. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230089
摘要:【背景】根瘤是植物-微生物共生的特殊结构,蕴含丰富的微生物资源。产铁载体根瘤内生细菌对促进结瘤固氮具有重要作用,但目前关于其是否对植物具有促生作用尚不明确。【目的】筛选鉴定达乌里胡枝子(Lespedeza daurica)根瘤产铁载体内生细菌,明确其促生作用,为丰富植物促生菌资源提供新的途径。【方法】利用铬天青(chrome azurol S, CAS)培养基初筛产铁载体根瘤内生细菌,对目的菌株进行鉴定;通过液体发酵试验确定其产铁载体能力;利用促生功能培养基测定其他促生特性;利用不同盐浓度(0.01%−9.00%)、不同pH值(3.0−12.0)的酵母甘露醇(yeast mannitol, YMA)液体培养基和不同培养温度(4−60 ℃)确定其抗逆特性;通过盆栽试验初步验证其对植物的促生作用。【结果】48株根瘤内生细菌可产铁载体,其中9株为高产铁载体细菌,分别为TG4、TG9、TG13、TG15、TG28、TG32、TG38、TG76和TG78,铁载体相对表达量为26%−93%;经鉴定,除了TG28为巨大普里斯特氏菌(Priestia megaterium),其余8株菌均为耐寒短杆菌(Brevibacterium frigoritolerans);TG15、TG28、TG76和TG78具有产生长素(indole-3-acetic acid, IAA) (7.62−64.90 μg/mL)、1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC)脱氨酶和固氮能力;而且在盐浓度0.01%−5.00%、pH 4.0−12.0和温度4−37 ℃均可生长;TG15和TG28显著提高了达乌里胡枝子的茎粗,且TG28显著提高了株高。【结论】达乌里胡枝子根瘤中定殖有促生和抗逆效应较强的产铁载体细菌,但对植株的促生作用仅表现在形态发育方面,预测其分泌的铁载体等促生物质可能对共生的结瘤固氮细菌产生积极作用。
2023, 50(10):4433-4447. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230096
摘要:【背景】花生根际分布着丰富的微生物类群,分离筛选多种功能的高效微生物是研发高效复合菌肥的基础。【目的】从花生根际土壤及根表分离微生物,分析可培养微生物的多样性,筛选高效解有机磷和无机磷、产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)和铁载体功能的菌株,为研发花生微生物菌肥打下基础。【方法】利用稀释涂布法,从采自山东省栖霞市、平度市、烟台市莱山区 3个样点的花生根际土、根表样品中分离微生物,基于16S rRNA基因序列对其进行系统发育分析,并通过初筛和复筛筛选高效解磷、产IAA和铁载体的菌株。【结果】共分离、纯化、保藏147株菌,其中75株分离自根际土壤,72株分离自根表样品。系统发育分析表明所有的菌分布于放线菌门(Actinomycetota)、芽孢杆菌门(Bacillota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和假单胞菌门(Pseudomonadota)这4个门的40个属,优势属为链霉菌属(Streptomyces, 21.77%)、芽孢杆菌属(Bacillus, 16.33%);根表样品微生物的多样性高于根际样品;共筛选到解有机磷菌株62株,短波单胞菌(Brevundimonas) YTU21021解有机磷能力最强为1.12 mg/L;解无机磷菌株31株,不动杆菌(Acinetobacter) YTU21009解无机磷能力最强为7.04 mg/L;产IAA的菌株63株,肠杆菌(Enterobacter) YTU21054产IAA量最高,达184.19 mg/L;产铁载体细菌7株,伯克氏菌(Burkholderia) YTU21051产铁载体能力最强,As/Ar为0.90。【结论】花生根际和根表样品中可培养微生物多样性较为丰富,本研究筛选到的高效功能菌丰富了花生根际功能微生物资源,为后续与高效根瘤菌联合研发花生复合微生物菌肥奠定了基础。
唐迎博,宗元元,张学梅,张凤,龚迪,毕阳,Dov Prusky
2023, 50(10):4448-4457. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230110
摘要:【背景】壳聚糖是广泛存在于甲壳动物的一种多糖,具有广谱的抗真菌活性,但壳聚糖是否影响炭黑曲霉(Aspergillus carbonarius)和硫色镰刀菌(Fusarium sulphureum)生长和发育尚未见报道。【目的】明确不同浓度壳聚糖对A. carbonarius和F. sulphureum生长和发育的影响。【方法】通过在PDA培养基中添加不同浓度壳聚糖,测定两种真菌的菌落直径、生物量和菌丝干重,观察产孢量、孢子萌发和芽管长度,比较抑菌的差异。【结果】壳聚糖处理可显著改变两种真菌的菌落形态,处理浓度越高菌落皱缩和变形越明显;壳聚糖还可以有效抑制两种真菌的菌落生长、菌丝干重和菌丝生物量,抑制效果呈明显的浓度依赖,对F. sulphureum的抑制效果更好。壳聚糖可抑制两种真菌的产孢量、孢子萌发和芽管伸长,处理浓度越高抑制效果越好,对F. sulphureum的抑制效果更为明显。壳聚糖对A. carbonarius和F. sulphureum的EC50值分别为0.12 mg/mL和0.075 mg/mL。【结论】壳聚糖可有效抑制A. carbonarius和F. sulphureum的生长发育,抑制效果呈浓度依赖,F. sulphureum对壳聚糖更为敏感。
2023, 50(10):4458-4471. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230123
摘要:【背景】栽培基质的利用是广叶绣球菌(Sparassis latifolia)栽培中重要的生理过程,但栽培过程中基质代谢物的变化尚不清楚。【目的】通过不同生长阶段栽培基质中差异代谢物分析挖掘关键代谢物,为广叶绣球菌基质利用机理研究提供理论参考。【方法】利用UHPLC-MS/MS技术分析广叶绣球菌菌丝(Myc)、原基(Pri)和子实体(FB)生长阶段栽培基质中代谢产物的变化,通过不同数据库进行代谢物注释并进行KEGG通路富集分析。利用LC-MS/MS技术检测不同发育阶段绣球菌中植物类激素含量。【结果】三个不同栽培阶段基质中共鉴定出代谢产物1 360个。不同比较组(Pri vs. Myc、FB vs. Myc和FB vs. Pri)间共有的差异代谢产物179个,含量最高的50个代谢物主要包括氨基酸、脂质、吡喃酸、吡喃酮和植物类激素等物质。其中氨基酸含量在Myc、Pri和FB阶段基质中逐渐降低,而吡喃酸和吡喃酮类化合物含量逐渐升高。植物类激素中的赤霉素在Pri和FB阶段基质中含量较高,茉莉酸在Myc阶段基质中含量较高。对不同发育阶段绣球菌植物类激素进行检测,发现赤霉素GA7仅在原基中检测到,12-氧代植物二烯酸在子实体中含量显著升高。不同比较组所有的差异代谢物KEGG分析显示嘌呤代谢、鞘脂信号通路和甘油磷脂代谢等通路显著富集。【结论】氨基酸是Myc阶段基质中重要的代谢物,吡喃酸、吡喃酮和植物类激素可能与Pri和FB阶段基质利用过程中的生理生化调控有关。
2023, 50(10):4472-4484. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230133
摘要:【背景】植物可通过改变根际微生物群落结构来减轻胁迫,但盐碱胁迫下小麦生长和根际细菌群落结构变化尚待明晰。【目的】明确盐碱胁迫下小麦幼苗生长及根际细菌群落结构变化。【方法】以添加NaCl和Na2CO3调节Hoagland营养液Na+浓度和pH来模拟盐碱胁迫,通过MiSeq高通量测序分析细菌群落结构。【结果】与无胁迫对照相比,单纯盐胁迫使小麦幼苗地上和地下部干重、叶绿素和根际土壤速效氮含量分别显著降低了25.0%、57.1%、21.2%和42.9% (P<0.05);小麦幼苗生长指标和根际土壤速效氮、速效磷、有机质含量及酶活性(除过氧化氢酶)随碱度升高而降低;所有处理的小麦幼苗根际优势菌门(丰度7.1%−71.5%)均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),优势属(丰度0.5%−5.1%)有肠杆菌属(Enterobacter)、嗜多甲基菌属(Methyloversatilis)、固氮菌属(Azotobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)和异根瘤菌属(Allorhizobium)。盐碱胁迫未显著影响根际细菌Shannon指数和Chao1指数,但显著影响群落结构;盐胁迫显著提高了黄杆菌属、假单胞菌属、嗜多甲基菌属、固氮菌属和一些未分类属的丰度,而肠杆菌属和新草螺菌属、拟杆菌门丰度随碱浓度增加而显著提高。【结论】盐碱胁迫显著抑制小麦幼苗生长并改变了根际细菌群落结构,丰度随碱胁迫加重而显著提高的肠杆菌等类群可能是促进盐碱胁迫下小麦生长和提高其盐碱地产能的重要微生物资源。
施春兰,朱国渊,秦得强,叶坤浩,杨丽,魏朝霞,曾华兰,叶鹏盛,吴国星
2023, 50(10):4485-4498. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230148
摘要:【背景】附子白绢病是齐整小核菌(Sclerotium rolfsii)引起的土传病害,给附子生产带来了巨大损失。【目的】明确对齐整小核菌具有较好拮抗作用的菌株CZ1的分类地位、优化发酵条件及对附子白绢病的防治效果。【方法】采用稀释涂布的方法从叉角厉蝽马氏管内分离细菌,平板对峙法筛选对齐整小核菌有较强拮抗力的菌株,且测定该菌株对其他植物病原真菌的抑制作用;通过形态特征、生理生化特征以及16S rRNA基因序列等方法明确该菌株的分类地位;以细菌发酵液在波长600 nm时的OD值为指标,并以单因素试验和正交试验的方法进行培养基组分及发酵条件优化;通过室内盆栽试验明确防治效果。【结果】分离获得6株细菌,其中菌株CZ1对齐整小核菌的平板对峙抑制率最高,菌株CZ1对烟草疫霉(Phytophthora nicotiana)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)等均有抑制效果。菌株CZ1被初步鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。其最佳培养基配方为:蔗糖15.00 g/L,蛋白胨25.00 g/L,酵母浸粉7.50 g/L;最佳培养条件:接种量2%,装液量90 mL,转速为210 r/min,温度36 ℃,初始pH 8.0、培养时间120 h。室内盆栽试验结果表明,菌株CZ1对附子白绢病的平均防效可以达到59.26%。【结论】菌株CZ1在附子白绢病的防治上具有较好生防潜力。
雷凌云,钟巧芳,熊子璇,杨得正,刘丽,殷富有,陈玲,程在全,肖素勤
2023, 50(10):4499-4509. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230170
摘要:【背景】稻瘟病是水稻的三大重要病害之一,每年对水稻生产都会造成较大的损失,生物防治稻瘟病已成防治该病害的重要手段,而目前鲜少有报道从药用野生稻中分离内生菌用以防治稻瘟病。【目的】从药用野生稻内生菌中挖掘对稻瘟病具有拮抗作用的微生物资源。【方法】采用分离法从勐遮药用野生稻中先分离出内生菌,再通过平板对峙法筛选对稻瘟病菌具有拮抗作用的菌株,通过形态学和16s rRNA基因序列分析对菌株进行鉴定,同时筛选该菌株的最适培养基、pH、培养温度和摇床转速。【结果】筛选得到拮抗菌株Z5,在LB培养基上对稻瘟病菌菌丝生长的抑制率达到96.43%,经形态学和16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)。在NYBD、CM、LB、NA和YSP这5种培养基中,菌株Z5的最适培养基为NYBD培养基、最适pH值为8.0−9.0、最适培养温度为35 ℃、最适摇床转速为250 r/min。【结论】短小芽孢杆菌Z5对稻瘟病菌的生长具有较好的抑制作用,且该菌株耐高温、较耐酸碱,作为稻瘟病生防制剂研发具有一定的价值。
2023, 50(10):4510-4521. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230224
摘要:【背景】兰花环斑病毒(cymbidium ringspot virus, CymRSV)是一类重要的检疫性病毒,在世界范围内危害严重。【目的】建立一种特异性强、灵敏度高且能定量分析CymRSV携带情况的高效检测方法。【方法】通过比对5个CymRSV CP基因序列,利用高度保守区设计3对引物探针并优化筛选后,获得145 bp的靶标序列及对应的最优引物及探针组合。以该靶标序列为模板构建阳性重组质粒,建立标准曲线,并探究其灵敏度、特异性、稳定性和应用效果。【结果】建立的CymRSV实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR, RT-qPCR)检测法对阳性质粒标准品的最低检出限可达1 copy,最低稳定检出限达5 copies/μL,是逆转录-聚合酶链式反应(reverse transcription-polymerase chain reaction, RT-PCR)灵敏度的103−104倍;标准曲线y=−3.332x+40.371显示,Ct值与拷贝数的对数线性关系良好,扩增效率为99.6%,相关系数R2为0.999;与其他5种常见病毒反应均无扩增曲线,检测特异性强;批组内与批组间重复性试验Ct值变异系数均小于0.6%,重复性和稳定性较好。利用该方法对4类不同种属的20个兰花样品进行检测,阳性对照在Ct为23.31出现扩增曲线,阴性对照及样品未出现扩增曲线。【结论】基于TaqMan探针的CymRSV实时荧光定量PCR检测方法的成功创建,可为开展兰花CymRSV病毒的精准检测与科学防控提供技术支撑。
2023, 50(10):4522-4532. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230070
摘要:【背景】大球盖菇是我国新兴的食用菌栽培品种,其栽培技术简单、产量高、效益高,在农业废弃物高效转化和农民增收方面发挥重要作用。【目的】探究硒对大球盖菇菌丝生长、子实体农艺性状和营养品质的影响,为富硒大球盖菇的实践生产提供依据。【方法】通过平板试验,测定添加不同质量浓度的Na2SeO3对菌丝生长速度和干重的影响。以木屑、稻壳、玉米芯为主要原料,添加0−10 mg/kg Na2SeO3,进行大球盖菇生料栽培试验,测定一潮菇农艺性状、营养品质和抗氧化活性。【结果】Na2SeO3浓度为0−10 mg/L时,对大球盖菇菌丝生长速度与干重无显著影响,分别为3.74−3.76 mm/d和40.67−41.33 mg;当浓度达到15 mg/L及以上时,显著抑制菌丝生长。栽培试验结果表明,添加0−10 mg/kg Na2SeO3对一潮菇生物学效率无显著影响,7.5 mg/kg剂量组表现出最佳的菌盖直径、菌柄直径和单菇鲜重。子实体营养分析显示,7.5 mg/kg剂量组表现出最高的粗蛋白、粗多糖、总氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基氨基酸、鲜味氨基酸和谷氨酸含量。7.5−10.0 mg/kg剂量组子实体粗多糖对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picryhydrazyl, DPPH)和羟基(hydroxy, OH)自由基清除率显著高于空白对照组。【结论】添加低剂量Na2SeO3能够显著改善大球盖菇子实体农艺性状和营养品质,生料栽培的最适添加剂量为7.5 mg/kg。本研究为富硒大球盖菇的实践生产提供了可靠的试验依据。
2023, 50(10):4533-4543. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230086
摘要:【背景】丁酸梭菌是专性厌氧的新一代芽孢益生菌,耐热、耐酸、抗逆性强,极具应用价值和开发前景。【目的】优化丁酸梭菌发酵培养基并初步研究其发酵液对黄曲霉菌的抑制作用和降解黄曲霉毒素B1 (aflatoxin B1, AFB1)的能力。【方法】利用响应面法对发酵培养基进行优化,采用牛津杯法对丁酸梭菌发酵液抑制黄曲霉菌生长进行研究,并通过酶联免疫法测定发酵液对AFB1的降解能力。【结果】优化后的发酵培养基为:葡萄糖18.1 g/L,大豆蛋白胨29.7 g/L,磷酸氢二钾3.8 g/L,氯化钠2.0 g/L,乙酸钠4.0 g/L,结晶硫酸镁1.2 g/L,l-半胱氨酸盐酸盐0.3 g/L。优化后的丁酸梭菌生物量由8.99×108个/mL提高至2.28×109个/mL,是优化前的2.54倍。丁酸梭菌发酵液对致病真菌黄曲霉菌的抑菌效果十分显著,其上清液经浓缩后对AFB1降解72 h的降解率达到68.65%,初步分析表明上清液中对AFB1具有脱毒作用的活性组分为丁酸梭菌分泌产生的胞外酶。【结论】本研究通过发酵培养基优化明显提高了丁酸梭菌的生物量,并将其应用于抑制黄曲霉菌的生长与降解AFB1,为丁酸梭菌的规模化生产及其微生态制剂的开发应用提供了科学依据。
2023, 50(10):4544-4556. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230118
摘要:【背景】次氯酸水具有杀菌性,当其作为饮用水可能会对畜禽肠道内有益菌造成负面影响。【目的】筛选出具有耐受微酸性次氯酸水(slightly acidic hypochlorous acid water, SAHW)能力的乳酸菌并研究其益生特性。【方法】从内蒙古地区传统自然发酵制品中分离筛选出8株乳酸菌菌株,经16S rRNA基因测序进行鉴定。进一步通过耐受SAHW、耐酸、耐胆盐、疏水性及自凝聚能力试验进行耐受特性和益生特性研究。【结果】菌株MBH3-2为副干酪乳杆菌,其经过质量浓度为20 mg/L的SAHW处理2 h,菌落对数值仅下降0.3 lg(CFU/mL),存活率为50.10%;而且在酸性 (pH 2.0、2.5和3.0)、胆盐环境下均可存活;疏水率达62.12%,属于高度疏水性;自凝聚能力在2 h达到97.29%。【结论】最终确定一株具有优良耐受SAHW及基本满足作为微生态制剂要求的菌株,MBH3-2具有作为新型微生态制剂菌株的潜力。
2023, 50(10):4557-4567. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230105
摘要:【背景】鸭疫里默氏菌(Riemerella anatipestifer, RA)是造成禽养殖业损失的重要病原体,可引起鸭等多种禽类浆膜炎和败血症。疫苗存在反应弱、免疫原性低、使机体产生抗体水平低等问题。【目的】探究pUC18-CpG佐剂的免疫反应及保护作用,为CpG佐剂疫苗预防鸭浆膜炎提供依据。【方法】通过鸭外周血淋巴细胞增殖试验和实时荧光定量PCR试验确定最优序列。构建重组质粒pUC18-CpG,并与CpG ODN进行免疫原性比较。以灭活RA-GH5为抗原,pUC18-CpG重组质粒为佐剂,分别皮下免疫雏鸭2次,检测其血清抗体滴度和细胞因子水平;以RA-GH5肌肉注射攻毒,观察组织病理学变化及免疫保护率。【结果】筛选出免疫刺激活性最佳序列CpG-3,含CpG-3的pUC18-CpG重组质粒与CpG-3的免疫原性无明显差异。与RA疫苗相比,添加pUC18-CpG重组质粒组显著提高了血清抗体滴度以及IL-2和IL-4细胞因子水平。80 μg pUC18-CpG佐剂疫苗对鸭的免疫保护率为70%,20、40 μg pUC18-CpG佐剂疫苗均为60%。【结论】pUC18-CpG佐剂与RA-GH5灭活疫苗联用能够引起更强的体液免疫和细胞免疫应答。
2023, 50(10):4568-4582. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230146
摘要:背景 大麻素是植物的天然活性产物,是一种重要的临床药物。目前药学相关大麻素的生产仍然依赖植物,但植物生产效率低、周期长并且受安全等因素限制。利用生物方法合成大麻素及其类似物具有重要意义。 目的 在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) BJ5464-npgA中重构大麻素前体物2,4-二羟基-6-正庚基苯甲酸(sphaerophorolcarboxylic acid, SA)的生物合成途径,优化发酵培养基组分,利用生物合成途径高效生产SA。 方法 从罗伯茨绿僵菌(Matarhizium robertsii) ARSEF 23基因组扩增Mr_OvaA、Mr_OvaB、Mr_OvaC基因,分别构建到不同酵母-大肠杆菌穿梭质粒中,共同转化酿酒酵母BJ5464-npgA表达,获得酵母工程菌株CLB2。通过单因素试验及Plackett-Burman、最陡爬坡试验和响应面法设计优化发酵培养基,使用Design Expert 8.0对试验数据进行分析。 结果 酵母工程菌株CLB2可以合成63.75 mg/L SA。培养基各成分中影响SA产量的3个主要因素为:蔗糖、KH2PO4和维生素溶液,其最佳浓度分别为蔗糖7.26 g/L、KH2PO4·7H2O 6.08 g/L、维生素溶液5.67 mL/L,预测产量最大值为93.15 mg/L,实际产量为93.75 mg/L,较优化前提高了47%。 结论 大麻素前体物SA可以在酿酒酵母中高效合成。试验获得的高产发酵培养基配方为后续SA及大麻素的研究提供了可靠的支持。
杨天伟,戴利铭,刘静,高锋,许欣景,方艺伟,王文兵,杨瑞恒,鲍大鹏,张春霞
2023, 50(10):4583-4597. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230113
摘要:【背景】暗褐网柄牛肝菌(Phlebopus portentosus)是第一个能够人工栽培的食用牛肝菌,人工栽培过程中,不同菌株会形成数量不等的菌核。【目的】探明不同菌株产核差异机制。【方法】采集多菌核(JH1)、寡菌核(JH2)菌株的成熟菌核及无菌核(JH3)菌株培养相同时间的菌丝体进行转录组测序,分析差异表达基因对菌核形成的作用和功能。【结果】KEGG富集分析显示,JH2 vs. JH1互比,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,精氨酸和脯氨酸代谢,半胱氨酸及蛋氨酸代谢显著富集;JH3 vs. JH1互比,乙醛酸和二羧酸代谢显著富集;JH3 vs. JH2互比,谷胱甘肽、乙醛酸和二羧酸代谢显著富集。菌核形成相关基因分析显示,从JH2 vs. JH1、JH3 vs. JH1和JH3 vs. JH2的差异表达基因中分别筛选到69、118和82条与信号转导、感知刺激、防御、碳水化合物活性酶等有关的基因,其中碳水化合物活性酶基因数量最多。三个比较组共有的碳水化合物活性酶基因在JH1中的表达量高于JH2、JH3,表明JH1更能充分利用底物营养以形成更多菌核。【结论】本研究从转录组水平初步分析了暗褐网柄牛肝菌不同菌株产核差异的原因,为后续菌核与出菇及产量相关性研究提供了理论基础。
2023, 50(10):4598-4610. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230277
摘要:土壤重金属镉(Cd)污染严重危害农产品安全生产,植物根际细菌在钝化土壤Cd和帮助作物抵御Cd胁迫方面发挥重要作用。本文首先概括在修复Cd污染土壤中得到广泛应用的植物根际细菌种类,并从根际细菌直接吸附Cd、调整土壤理化特性、调控土壤微生物群落和其他作用4方面阐述了植物根际细菌对Cd的钝化作用,其次从菌植互作角度阐述植物根系分泌物与根际细菌群落相互影响对土壤Cd的钝化作用。最后展望重金属胁迫下植物根际钝化Cd核心菌群的构建,以在新兴学科与技术的快速发展中探明植物根系-微生物互作体系的分子机制,深入开展植物根际细菌钝化修复重金属污染土壤的理论研究和实践。
2023, 50(10):4611-4625. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230325
摘要:由急性呼吸道综合征冠状病毒2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)引起的新型冠状病毒感染(coronavirus disease 2019, COVID-19)从2020年初迅速扩展至全球,成为人类历史上最严重的大流行之一。已有证据证明当SARS-CoV-2的刺突蛋白(S蛋白)与细胞表面受体血管紧张素转化酶2 (angiotensin converting enzyme 2, ACE2)结合时,可感染宿主细胞,引起肠道菌群失调,并引发不同的并发症。益生菌是活的微生物,已被证明对人体健康有益。因其在调节肠道菌群、治疗多种疾病和抗病毒方面的功效而被考虑用来改善COVID-19。本文基于目前公开的临床前和临床试验结果,总结了益生菌在缓解COVID-19临床症状及胃肠道不良反应的效果,并讨论了益生菌在改善COVID-19后遗症方面的潜力,从而为后续管理COVID-19提供新的方向,进一步为呼吸系统疾病提供理论依据。
2023, 50(10):4626-4638. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230084
摘要:在大多数致病菌中都存在群体感应系统,而群体感应抑制剂就是以此系统作为靶点,在不影响细菌生长的情况下阻断细菌生物被膜形成或抑制毒力基因表达,不易导致耐药性的产生,是一种理想的抗菌增效剂。分子对接作为虚拟筛选技术之一,其目标具体、效率高、成本低,是药物研发的重要手段。本文重点介绍了分子对接的主要模块及其在研究群体感应抑制剂中的进展。
2023, 50(10):4639-4654. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230078
摘要:类异戊二烯(isoprenoids)是最具化学多样性的一种天然分子家族,参与微生物中类胡萝卜素、甾醇等次生代谢物的合成,这类物质在工业大规模生产中具有广阔的商业前景。异戊烯基转移酶是类异戊二烯合成途径中的关键酶,其活性及编码基因的转录水平参与调节次生代谢物产量,在类异戊二烯化合物生物合成途径中发挥重要作用。本文重点归纳了微生物中异戊烯基转移酶的发现与鉴定,分析其结构特点与链长决定机制,讨论异戊烯基转移酶家族之间的复杂进化,概述酶基因表达调控的应用以及生物合成研究现状,为深入研究异戊烯基转移酶作用机理及各领域中的应用提供思路。
2023, 50(10):4655-4666. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230127
摘要:与传统的微生物鉴定技术相比,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)是一种准确、可靠和快速的鉴定和分型的技术。本文通过检索近年来国内外相关研究论文,总结最新的研究进展,发现MALDI-TOF MS在临床病原微生物、食源性微生物以及环境微生物等鉴定中有较大的优势,加快了微生物鉴定的进程,同时探索该技术在新领域的最新进展和面临的挑战,以期为我国基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术的发展提供参考。
2023, 50(10):4667-4680. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230136
摘要:微生物细胞在自然环境或工业应用中经常受到酸胁迫,严重制约细胞生长性能和产物合成效率。为了在各种酸性环境中生存,耐酸细菌发展出多种保护机制来维持细胞内pH稳态,如氢离子消耗、细胞膜保护、代谢修饰等。因此,深入研究耐酸机制、改进菌株耐酸能力对于利用微生物发酵合成高附加值产品具有重要意义。作为模式微生物,大肠杆菌耐酸机制的研究较为透彻,近年来其耐酸性改造也取得了重大进展。本文主要总结了大肠杆菌的氧化或葡萄糖抑制系统(acid resistance system 1, AR1)、谷氨酸依赖型耐酸系统(acid resistance system 2, AR2)、精氨酸依赖型耐酸系统(acid resistance system 3, AR3)、赖氨酸依赖型耐酸系统(acid resistance system 4, AR4)和鸟氨酸依赖型耐酸系统(acid resistance system 5, AR5)、细胞膜保护以及生物大分子修复等方面的耐酸机制,并概述了利用传统代谢工程、全局转录工程和适应性实验室进化等方法构建大肠杆菌耐酸菌株的研究进展,同时展望了大肠杆菌耐酸机制及其改造的后续研究方向。
2023, 50(10):4681-4693. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230161
摘要:弧菌在全球范围内广泛存在,弧菌病的暴发和流行不仅给海水养殖业造成巨大的经济损失,还严重威胁人类健康。一些弧菌可以通过与环境中浮游植物和浮游动物的相互作用提高自身存活率和环境持久性,并进行跨海域传播。本文综述了海洋浮游生物作为部分弧菌物种储库的作用及影响因素,以及气候变化和人类活动等因素驱动下浮游生物间接介导的弧菌传播扩散特性;并重点介绍了弧菌特定的结构、代谢途径和次级代谢产物在其与浮游生物互作过程中发挥的独特作用及其机制;提出今后应从分子层面深入解析浮游生物与弧菌的相互作用机制,从全球尺度阐释浮游生物介导的弧菌跨海域传播机制,建立弧菌疾病传播预测模型和预警系统,为浮游生物介导的弧菌传播扩散风险的防控提供重要信息。
2023, 50(10):4694-4704. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230171
摘要:微生物胞内产生的电子转移到其他电子受体而获得能量的过程称为微生物胞外电子传递,其中,另一微生物作为电子受体时发生的电子传递称为微生物种间电子传递。根据微生物种间电子传递机制,可分间接种间电子传递和种间直接电子传递。由于种间直接电子传递不需要其他物质介导,因此较间接种间电子传递效率更高、能量利用更高。本文系统阐述了微生物进行胞外电子传递的机理及应用,重点分析了种间直接电子传递机理,并概述种间直接电子传递应用领域,为寻找更多电连接的微生物群落以及应用微生物提供参考。
2023, 50(10):4705-4718. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230285
摘要:金黄色葡萄球菌引起的危害是目前我国微生物安全的重要问题之一。金黄色葡萄球菌通过脂肪酸生物合成磷脂酸(磷脂合成必需中间体)合成细胞膜磷脂以完成自身繁殖。因此,抑制菌体磷脂酸合成可有效防控金黄色葡萄球菌对环境及生物体造成危害。然而,金黄色葡萄球菌可经II型脂肪酸合成(type II fatty acid synthesis, FASII)通路和旁路两条途径合成磷脂酸,常规抑菌剂仅靶向抑制FASII通路,可能导致菌体在富含外源脂肪酸条件下出现“旁路逃逸”,形成防控漏洞。为此,本文系统总结金黄色葡萄球菌基于FASII通路和旁路合成细胞磷脂酸及磷脂酸向其他磷脂类物质转化的信号传导过程,讨论抑菌物质靶向抑制上述信号传导过程中可能的关键靶点,为新型抑菌剂开发提供理论指导。
郭亮,张成林,赵英,范胜强,林楠,邢德峰,刘冰峰,谢国俊,李昂
2023, 50(10):4719-4728. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230153
摘要:随着我国虚拟仿真实验教学工作的开展,群组式学习模式被越来越多地探讨并应用到实际教学中,但将此学习模式与虚拟仿真类实验课程相结合进行教学研究的实例相对较少。针对微生物类实验实践教学中存在的典型问题,以哈尔滨工业大学“微生物生理学”研究生精品课程建设研究为例,提出基于群体协同交互式学习模式的“微生物生理学”虚拟仿真实验教学研究,以期打造微生物学科一流实验/实践类教学课程。本文阐述了群体协同交互式学习模式的内涵、构成要素及优势,论述了群体协同交互式学习模式在“微生物生理学”虚拟仿真实验教学中的实现过程,并总结了该模式的不足与未来发展方向。
2023, 50(10):4729-4744. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230088
摘要:【背景】放线菌具有丰富的遗传和功能多样性,其次级代谢产物活性广泛,在临床医疗、农业生产和污染防治等领域都发挥着重要的作用。海洋放线菌由于其特殊的代谢途径,能产生独特的活性天然产物而受到广泛关注。【目的】探究国内外海洋放线菌领域研究的热点和趋势,为后续研究提供参考。【方法】以“marine actinomycetes or marine actinobacteria”为关键词,在Web of Science中检索海洋放线菌领域的文章进行计量分析,使用VOSviewer软件对其关键词、国家、机构、作者、发表时间进行可视化分析。【结果】海洋放线菌领域的文章发表数量总体呈逐年上升趋势,主要集中在微生物学及药学领域,中美两国在论文数量和引用频次上远超其他国家,海洋放线菌领域的研究集中在菌株的分离鉴定、活性天然产物挖掘以及生物信息学等方面。【结论】海洋放线菌在全球范围内愈发受到重视,国内外机构应当加强合作,运用生物信息学技术进一步挖掘活性次级代谢产物,推动海洋放线菌领域进一步发展。