2023, 50(12):5261-5274. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230436
摘要:【背景】作为降解木聚糖的核心酶种,木聚糖酶可以有效促进木质纤维素的消化水解,在动物养殖领域应用广泛。来源于嗜热细菌贝斯其热解纤维素菌(Caldicellulosiruptor bescii)的GH10家族木聚糖酶CbXyn10C最适温度为85 ℃,在80 ℃条件下具有良好的热稳定性,具有饲料工业应用潜力。【目的】为满足饲料制粒尤其是水产饲料加工过程的工艺要求,进一步提高木聚糖酶CbXyn10C的热稳定性并阐明其耐热机理。【方法】以CbXyn10C晶体结构为基础,采用刚性氨基酸引入、疏水作用网络重排2种策略对其热稳定性进行理性设计,获得在100 ℃条件下比活提高的单点突变体后,通过有益突变位点叠加策略进一步提升酶的热稳定性,最后采用分子动力学模拟技术分析其热稳定性提高的分子机制。【结果】共获得了4个稳定性提高的单点突变体A45P、T69P、F309V和A325P,其中突变体A45P效果最优。随着在A45P基础上另外3个突变位点的叠加,酶的热稳定性在不损失酶活的前提下得到了逐步提升。获得的四点突变体A45P/F309V/A325P/T69P的耐热性最好,其最适反应温度和熔解温度Tm值较野生型分别提高了5 ℃和6.8 ℃。分子动力学模拟技术分析发现4个位点的突变引入了新的氢键作用力且优化了疏水作用网络,进而导致酶的结构构象更加稳定。【结论】本研究不仅提高了木聚糖酶在饲料工业中的应用价值,而且对基于酶蛋白结构的稳定性分子改造提供了理论支持。
2023, 50(12):5275-5285. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230388
摘要:【背景】CrgA是三孢布拉霉(Blakeslea trispora, Bt)中调控类胡萝卜素合成的关键负调控因子,其表达水平会影响类胡萝卜素的合成。【目的】克隆三孢布拉霉crgA启动子并分析其活性,为进一步解析CrgA表达调控机制奠定基础。【方法】通过综合微生物基因组(integrated microbial genomes, IMG)数据库提供的基因组序列,克隆crgA翻译起始位点上游2 000 bp序列,分析其顺式调控元件和转录起始区域预测,通过RT-qPCR分析不同光照时间对三孢布拉霉crgA相对转录水平的影响;构建4个不同长度的crgA启动子截短序列驱动的GUS-mGFP5重组表达载体p1303-procrgAF、F1、F2和F3,利用农杆菌侵染整合到三孢布拉霉基因组中,在黑暗和光照条件下测定β-d-葡萄糖苷酸酶(β-d-glucuronidase, GUS)酶活性并观察荧光信号。【结果】crgA启动子不仅包含基础的TATA-box和CAAT-box元件,还包括多个与光响应相关的元件。观察荧光结果显示CaMV35S和构建的4个突变启动子均能在三孢布拉霉体内驱动下游基因表达,检测GUS酶活性发现procrgAF3活性最强,且截短的启动子活性均强于CaMV35S,btcrgA启动子序列在1 499−989 bp范围内有激活下游基因表达的光响应元件。【结论】三孢布拉霉的crgA表达具有“光激活”和“光适应”现象,crgA启动子核心区位于procrgAF3序列,btcrgA启动子上具有响应光调控的顺式作用元件位于1 499−989 bp。
2023, 50(12):5286-5299. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230391
摘要:【背景】扎布耶湖位于青藏高原地区,是以水体中富含高浓度CO32−、HCO3−和Na+为显著特性的盐碱湖,因其地理位置高寒、高海拔,人迹罕至,涉及该盐湖微生物的研究相对较少。【目的】系统探究湖水中细菌多样性和菌种资源等,发掘可利用的潜在菌种。【方法】采用Illumina测序16S rRNA基因V3−V4区分析扎布耶湖细菌的群落结构组成、物种多样性特征;采用纯培养筛选分离可培养细菌,明确分离菌株分类学地位、生长特性及产酸能力,同时测定分离菌株四氢嘧啶(ectoine)、吲哚乙酸(3-indoleacetic acid, IAA)和胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)的积聚量。【结果】Illumina测序明确分类地位的细菌有21门44纲86目583属,其中优势门类群是变形菌门(Proteobacteria, 25.11%−67.60%)、拟杆菌门(Bacteroidetes, 4.84%−35.02%)和厚壁菌门(Firmicutes, 1.24%−11.01%),优势属类群是克雷伯氏菌属(Klebsiella, 0.01%−9.53%)、盐单胞菌属(Halomonas, 0.54%−8.75%)、芽单胞菌属(Gemmatimonas, 2.39%−6.00%)和腈基降解菌属(Nitriliruptor, 1.27%−6.26%)。纯培养法筛选获得嗜盐碱菌38株,其中芽孢杆菌属(Bacillus) 23株(60.53%)和盐单胞菌属(Halomonas) 10株(26.32%),菌株均具有耐盐碱和产酸能力(19.80%−29.68%)。大多数菌株能积聚四氢嘧啶、IAA和EPS,产量范围分别为1.36−175.59、0.27−8.69和0.02−0.22 g/g。【结论】扎布耶湖细菌群落结构与其他地区盐碱湖相似,但存在大量未明确分类学地位的细菌,分离菌株多具有耐盐碱及产酸特性。此外,还发现4株高效生产四氢嘧啶、3株生产吲哚乙酸和3株生产胞外聚合物的潜力菌株,为扎布耶盐湖微生物资源的开发利用奠定了基础。
2023, 50(12):5300-5319. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230349
摘要:【背景】煤矸石堆场用于堆放煤矿开采过程中产生的一种热值低、含重金属的固体废弃物,会产生大量的酸性废水,对堆场周边的生态环境造成严重影响。【目的】探究煤矸石堆场的微生物群落结构和功能特征。【方法】选择贵州省六枝特区典型煤矸石堆场作为研究对象,采集堆场表层土壤、矸石层土壤、废水浸出口沉积物和堆场下游河道沉积物,通过宏基因组学技术进行分析。【结果】细菌的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),优势菌属为钩端螺菌属(Leptospirillum)和硫化杆菌属(Sulfobacillus);古菌的优势菌门为Candidatus_Thermoplasmatota和泉古菌门(Crenarchaeota),优势菌属为热原体属(Thermoplasma)和金属球菌属(Metallosphaera)。不同采样点细菌和古菌的优势菌属存在显著差异,矸石层土壤和废水浸出口沉积物中的铁氧化细菌和硫氧化细菌比其他2个样点丰富。煤矸石堆场中微生物的碳、氮、硫代谢基因丰度较高,共检测到6条固碳途径、6条氮代谢途径和3条硫代谢途径。主要的固碳基因为ACAT和E2.2.1.1,固碳途径以还原性三羧酸循环为主;主要的氮代谢基因为nirB、nasA和narG,氮代谢途径以反硝化为主;主要的硫代谢基因为cysH和sir,硫代谢途径以同化硫酸盐还原为主。【结论】本研究可进一步拓展对矿山生态环境的认识,为矿区生态修复、土壤和河流污染的治理提供理论依据。
2023, 50(12):5320-5336. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230393
摘要:【背景】候选门级辐射类群(candidate phyla radiation, CPR)和DPANN是与绝大多数已知细菌和古菌具有显著差异的独特类群,因发现较晚,人们对其认识还非常有限。已知二者类群庞大、存在广泛,但在不同生境中的多样性研究还较少,生态功能尚属未知。【目的】分析不同地下水中CPR和DPANN的多样性,探讨不同方法对CPR和DPANN检出及富集的影响。【方法】采用0.1 μm滤膜收集菌体和宏基因组测序的方法分析呼和浩特市周边4个不同地下水中CPR和DPANN的多样性。比较宏基因组测序与16S rRNA基因扩增子测序对CPR和DPANN检出的影响,以及不同过滤方式和不同滤膜组合对CPR和DPANN富集的作用。【结果】4个地下水样品CPR类群检出33−64个菌门,相对丰度在0.17%−1.67%之间;DPANN检出1−7个菌门,相对丰度在0.000 93%−0.071 00%之间。对于CPR和DPANN,16S rRNA基因V3−V4区扩增子测序仅检出了纳古菌门(Nanoarchaeota)。1.2 μm与0.1 μm滤膜组合具有最好的CPR和DPANN富集效果,在及时更换滤膜的过滤方式下相对丰度分别提高到13.33%和0.58%。【结论】地下水中存在种类丰富但相对丰度较低的CPR和DPANN物种资源,且不同地下水中的CPR和DPANN存在一定的差异。16S rRNA基因V3−V4区扩增子测序会遗漏地下水中CPR和DPANN物种信息。在及时更换滤膜的过滤方式下采用不同孔径滤膜组合过滤会显著提高CPR和DPANN的相对丰度,达到富集效果。本研究为后续CPR和DPANN物种资源、基因资源和天然产物资源的挖掘,以及该类菌株的可培养工作奠定了基础。
马石霞,刘高强,冶秀燕,周筱力,李新鹏,刘文钊,丁功涛,陈士恩
2023, 50(12):5337-5349. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230412
摘要:【背景】用于餐厨垃圾等有机废弃物处理的亮斑扁角水虻(Hermetia illucens, HI)含有丰富的氨基酸和营养物质,是一种优质、经济的蛋白来源。【目的】利用亮斑扁角水虻幼虫(Hermetia illucens larvae, HIL)制备蛋白胨用于细菌培养,为亮斑扁角水虻的应用方式提供新的思路。【方法】以亮斑扁角水虻幼虫为原料,利用单因素试验确定最佳酶解条件,对比分析HIL蛋白胨和市售胰蛋白胨的基本性质和功能性状,并进行细菌培养、生物化学试验,利用两种蛋白胨分别培养大肠杆菌(Escherichia coli) ATCC 25922模式细菌并通过生长动力学分析评价应用效果。【结果】制备HIL蛋白胨的最佳酶解工艺为按1.3% (质量分数)添加复合酶(胰酶:碱性蛋白酶质量比为1:1),在pH 7.0、54 ℃条件下反应4 h,此时HIL的水解度为(19.34±0.15)%。HIL蛋白胨和市售胰蛋白胨的功能性状和生物化学试验差异不显著(p>0.05)。大肠杆菌ATCC 25922在HIL蛋白胨培养基中生长的Xmax和λ分别为6.44和2.45,在市售胰蛋白胨生长的Xmax和λ分别为6.14和3.19,差异均不显著(p>0.05)。【结论】在培养大肠杆菌时,HIL蛋白胨可以替代胰蛋白胨作为微生物培养基的成分。
2023, 50(12):5350-5362. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230323
摘要:【背景】暹罗炭疽菌(Colletotrichum siamense)是橡胶炭疽病害的主要致病菌,严重制约着天然橡胶产量。在植物致病真菌中广泛存在同源异型盒转录因子,其参与调控真菌无性生殖、侵染和代谢等诸多方面。【目的】明确在暹罗炭疽菌中鉴定的一个同源异型盒转录因子CsHtf1的生物学功能。【方法】利用同源重组的方法获得Cshtf1基因的敲除突变株,并对其营养生长、孢子产生和致病性等表型进行分析。【结果】Cshtf1基因编码600个氨基酸且含有1个HOX结构域;与野生型相比,Cshtf1敲除突变株营养生长和致病性无显著差异,而突变株分生孢子产量显著降低且黑色素产量增加。【结论】CsHtf1参与调控暹罗炭疽菌的分生孢子及黑色素产生。
2023, 50(12):5363-5375. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230401
摘要:【背景】加工番茄为新疆种植红色产业重要的作物之一,加工番茄生产中存在传统配料过度施用的问题,“生物肥”逐渐受到人们关注。【目的】探究混合菌剂对加工番茄生长的影响,激发根际土壤功能性微生物种群的变化,为未来微生物菌剂的开发利用提供理论和实践基础。【方法】加工番茄根际施加微生物混合菌剂,测定加工番茄生长发育期间的农艺性状,探究混合菌剂对加工番茄生长的影响,利用16S rRNA基因扩增子分析技术,探究混合菌剂对根际微生物的群落组成及群落结构的影响。【结果】经过混合菌剂处理后,加工番茄的一些生长状况指标、果实重量、单株结果数及果实含糖量等性状得到改良,影响了果实的品质;施加混合菌剂激发土壤微生物的种群数量、群落组成和群落结构的改变,其中放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度提高,相关性分析表明对加工番茄生长产生了影响。【结论】加工番茄根际施用特基拉芽孢杆菌C-9与鞘氨醇杆菌A1制备的水分散混合菌剂,对加工番茄根际功能性微生物群落结构产生影响,一些功能性微生物的相对丰度提高,混合菌剂施加促进了根际微生物与植物的相互作用,使得加工番茄果实品质得到改良。
2023, 50(12):5376-5391. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230405
摘要:【背景】冠突散囊菌LYEC03是从陕西泾阳茯砖茶中分离得到的主要发酵菌株。【目的】研究冠突散囊菌LYEC03菌株的基因组信息及其发酵枇杷花产品的特性,从分子水平阐明冠突散囊菌的发酵机制。【方法】应用形态和显微形态观察、ITS序列鉴定、重测序及框架图测序对所分离的菌株LYEC03进行鉴定和基因组信息解析,采用所分离的菌株LYEC03发酵枇杷花,研究冠突散囊菌对枇杷花主要功效成分及抗氧化性能的影响。【结果】陕西泾阳茯砖茶中分离得到的主要发酵菌株LYEC03确定为冠突散囊菌。菌株LYEC03与参考基因组覆盖率高,含有丰富的纤维素酶、蛋白酶、氧化酶和脂肪酶相关基因;基因组相关整体变异较小,其中假设蛋白、碳水化合物激酶、纤维素酶家族糖基水解酶、位点2蛋白酶家族蛋白、多酚氧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶等与菌株生长、能量代谢调节、产纤维酶、产蛋白酶和产氧化酶相关的基因发生了变异。菌株LYEC03基因组序列长度30 623 602 bp、GC含量51.70%、编码13 033个基因、编码基因占比55.74%,参与了碳水化合物代谢、氨基酸代谢、外源生物降解代谢、能量代谢、脂质代谢与萜类化合物和聚酮类化合物的代谢等多种物质的代谢途径转化过程。菌株LYEC03生长、主要功效成分含量的变化与总抗氧化活性、2,2-二苯基-1-苦基肼(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazine, DPPH)自由基清除率和羟自由基清除率3个抗氧化指标变化一致,均呈现先增加后缓慢降低的趋势。【结论】冠突散囊菌的发酵特性与其基因组纤维素酶、蛋白酶和氧化酶基因的含量丰富密切相关,对冠突散囊菌的基因组信息分析及其发酵特性研究有利于其发酵产品性能的提升,并为其在食品、轻工业及医药等方面的应用提供科学依据。
2023, 50(12):5392-5403. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230318
摘要:【背景】研究发现维生素C (vitamin C, VC)对嗜酸乳杆菌GIM1.208 β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase, BGL)具有明显激活作用。【目的】探究VC对BGL的影响特性以及二者互作关系。【方法】通过对硝基苯酚法、电化学法、Zeta电位法及核磁共振氢谱法研究VC对BGL的活性影响及互作特性。【结果】VC对BGL催化底物活性具有明显促效作用,Km=1.167 mmol/L,Vmax随着VC浓度增大而增大;VC浓度为3.5%时酶活性达到最高;在VC浓度为3.5%、温度低于30 ℃时,酶活性受温度影响较小,VC对BGL具有良好的稳定作用,相对酶活保持在90%以上。VC与BGL结合,两者存在弱静电作用且两者的相互作用使得VC的电氧化反应变得更加容易,同时推测VC分子中乙二醇支链片段与BGL之间存在氢键作用。【结论】VC对BGL具有明显激活作用,试验探究了两者作用力类型及作用位点,为BGL应用及天然酶激活剂的高效利用提供设计理论参考。
邹昕熠,杜彦妮,陈姝汐,周文笛,王文秀,张馨月,刘文涛,蔡春雨,罗启慧
2023, 50(12):5404-5412. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230363
摘要:【背景】鸭短喙侏儒综合征(beak atrophy and dwarfism syndrome, BADS)是由新型鸭细小病毒(novel duck Parvovirus, NDPV)感染导致雏鸭生长发育迟缓、上下喙萎缩的疾病。BADS的暴发给我国养鸭业造成了巨大的经济损失。【目的】利用大肠杆菌表达系统制备NDPV病毒样颗粒(virus-like particles, VLPs),为研制NDPV相关疫苗奠定基础。【方法】对NDPV VP2序列全长进行密码子优化、合成,连接至pColdTF表达载体,获得pColdTF-NDPV-VP2重组质粒,酶切、测序鉴定正确后将重组质粒转化至大肠杆菌BL21(DE3)中进行诱导表达,利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)对蛋白表达进行可溶性分析;使用凝血酶(thrombin)切除trigger factor (TF)标签,利用镍柱(Ni-NTA)亲和层析方法纯化重组蛋白;利用Western blotting对纯化后的VP2蛋白进行反应原性分析;利用透射电镜、动态光散射观察重组蛋白形态以及能否形成VLPs。【结果】构建了pColdTF-NDPV-VP2重组质粒,在大肠杆菌中主要以可溶性形式表达,融合蛋白TF-VP2大小约为115 kDa,去除TF标签经镍柱纯化后得到67 kDa的VP2蛋白;Western blotting试验表明VP2蛋白能与NDPV鸭阳性血清发生特异性结合;通过透射电镜可以观察到形状规则、直径约为20−25 nm的病毒样颗粒。【结论】利用大肠杆菌表达系统制备了NDPV VLPs,为下一步研发BADS相关亚单位疫苗及生物相关制品提供了基础。
2023, 50(12):5413-5426. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230616
摘要:【背景】2型猪链球菌(Streptococcus suis serotype 2, S. suis 2)可感染宿主引起严重的脑膜炎,对养猪业和人类公共卫生安全构成重大威胁。【目的】构建S. suis 2感染小鼠脑膜炎模型,并对其脑组织进行转录组学分析,为揭示S. suis 2感染宿主后引起脑膜炎的分子机制和发现潜在的治疗靶点提供理论依据。【方法】采用S. suis 2感染小鼠,并对其脑组织进行病理组织学分析确认构建脑膜炎小鼠后,对其脑组织进行转录组学分析,对比S. suis 2感染和未感染小鼠的差异表达基因,并对差异表达基因进行基因本体论(gene ontology, GO)功能、京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)通路富集和韦恩分析。【结果】脑病理组织学分析结果显示,S. suis 2感染的小鼠脑膜中有大量的炎症细胞浸润,并且血管周围出现“袖套”现象,并能从感染小鼠的组织器官中再分离出攻毒的S. suis 2菌株,结果证明构建了S. suis 2感染脑膜炎小鼠模型。转录组学分析结果表明,感染S. suis 2与未感染的小鼠相比,存在397条差异表达基因,其中109个基因表达水平下调,288个基因表达水平上调。GO功能富集分析表明,差异表达基因主要富集于细胞成分功能中的细胞质和细胞质膜,生物过程功能中的信号传导、转录调控、凋亡过程、系统免疫和对细菌的应答,以及分子功能中的蛋白结合。KEGG通路富集分析表明差异表达基因主要富集于多个重要的信号通路,包括细胞因子-细胞因子受体相互作用、免疫应答相关通路、凋亡通路、细胞吞噬和代谢等。韦恩分析显示,脑源神经营养因子(brain derived neurotrophic factor, bdnf)基因交会于脑膜炎关联基因集、耳聋关联基因集和S. suis 2感染差异表达基因集,且表达显著下调;c4b、fas、icam1、cxcl1、csf3、lrg1和nde1基因交会于脑膜炎关联基因集和S. suis 2感染差异表达基因集,且表达均显著上调。【结论】本研究构建了S.suis 2感染的小鼠脑膜炎模型,并对脑组织进行了转录组学分析,揭示了S. suis 2感染后小鼠脑中多个重要的差异表达基因和分子信号通路,并绘制了分子信号通路网络,为S. suis 2感染引起脑膜炎的分子机制研究提供了新的理论依据和潜在的治疗靶点。
崔思楠,金凌鹏,闵远乐,王浩,王一凡,谢佳康,刘秀霞,白仲虎
2023, 50(12):5427-5438. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230246
摘要:【背景】口蹄疫(foot-and-mouth disease, FMD)是由口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus, FMDV)引起的感染牛、羊和猪等偶蹄动物的主要疫病之一。口蹄疫病毒的结构蛋白VP1包含多个能够引起机体免疫反应的主要位点,因此VP1是研究亚单位疫苗的方向靶标。谷氨酸棒状杆菌 (Corynebacterium glutamicum)作为安全生产菌株,是医药用蛋白生产的优势细胞工厂。【目的】利用C. glutamicum作为受体菌株表达外源蛋白的优势实现VP1的外源表达。【方法】根据VP1结构蛋白的基因序列、相应功能和C. glutamicum的密码子偏好性设计并合成VP1基因,与pXMJ19载体连接构成重组质粒pXMJ19-VP1。C. glutamicum CGMCC 1.15647菌株用于表达VP1-6×his蛋白,并对蛋白表达元件启动子、5′非翻译端(5′UTR)、目的蛋白自身N端等进行优化,同时对培养条件等进一步优化,采用SDS-PAGE和Western blotting技术检测VP1蛋白的表达情况。最后应用间接酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)测定本研究中生产的VP1的免疫活性。【结果】SDS-PAGE和Western blotting分析结果表明VP1蛋白能在C. glutamicum CGMCC 1.15647菌株成功表达,将Ptac启动子替换为合成型启动子PH36能提高蛋白产量。在此基础上,通过插入不同的5′UTR序列和VP1蛋白N端氨基酸的改变能进一步提高蛋白产量并可利用CspB信号肽实现分泌表达。发酵试验表明,VP1摇瓶发酵培养最优条件为30 ℃、24 h。ELISA试验表明,本研究中的VP1可与阳性血清特异性结合。【结论】本研究在谷氨酸棒状杆菌中成功表达FMDV的VP1蛋白,并通过优化蛋白表达元件的方法进一步提高了产量,为开发新型FMD免疫诊断试剂和安全高效的亚单位疫苗奠定了良好的基础。
陈见兴,王豪杰,潘喻,刘弘毅,林欢,朱良全,陈洪岩,谢金鑫,夏长友,张贺,王玉娥
2023, 50(12):5439-5448. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230585
摘要:【背景】猪丁型冠状病毒(porcine deltacoronavirus, PDCoV)、新型猪急性腹泻综合征冠状病毒(swine acute diarrhea syndrome coronavirus, SADS-CoV)与塞内卡病毒A型(seneca virus A, SVA)均为猪的新发病原,严重危害养猪业的发展。猪感染这3种新发病原难以根据临床症状诊断,因此亟须建立多重反转录-聚合酶链式反应(reverse transcription-polymerase chain reaction, RT-PCR)检测方法对疑似患病猪进行快速诊断,以降低经济损失。【目的】建立能同时检测PDCoV、SADS-CoV和SVA单一或混合感染的三重RT-PCR检测方法。【方法】参考GenBank中登录的PDCoV和SADS-CoV N基因、SVA L/P1基因保守区域序列设计3对特异性引物,以温度梯度PCR法确定最适退火温度(Tm);采用方阵法优化其引物浓度;构建重组质粒PMD-PDCoV、PMD-SADS-CoV和PMD-SVA作为标准品确定最小检测量;以猪传染性胃肠炎病毒、猪流行性腹泻病毒、猪繁殖和呼吸综合征病毒等6种常见感染猪的病毒核酸样本为模板,确定三重RT-PCR法的特异性;以批间和批内试验验证其重复性;经检测临床样本并与已报道的检测方法进行比较,评估其临床应用效果。【结果】建立的三重RT-PCR检测方法最佳退火温度为58.3 ℃,引物最佳浓度分别为0.50、0.25和0.25 μmol/L;其敏感性高,PMD-PDCoV、PMD-SADS-CoV与PMD-SVA最低检测限分别为1、1和10 copies/μL;其特异性强,仅对PDCoV、SADS-CoV和SVA有特异性条带,对其他病毒均无扩增条带;该方法重复性好,批间和批内试验检测结果均一致。最后经临床样本检测PDCoV、SADS-CoV和SVA的阳性率分别为4.4%、0%和0.73%,与已报道的检测方法一致。【结论】建立了一种能够同时快速检测PDCoV、SADS-CoV和SVA的三重RT-PCR方法,为临床上检测上述3种病毒提供了技术支撑。
2023, 50(12):5449-5458. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230365
摘要:【背景】由鲤疱疹病毒Ⅱ型(cyprinid herpesvirus-2, CyHV-2)引起的疱疹病毒性造血坏死病在鲫和金鱼中的暴发给水产养殖业造成了巨大的经济损失。【目的】开发一种快速、现场检测鲫是否感染过CyHV-2和监测鲫CyHV-2 IgM抗体水平的胶体金检测试纸条。【方法】将CyHV-2与胶体金结合作为金标抗原、Protein A作为检测线、兔源rORF66多克隆抗体进行划线作为质控线,分析胶体金试纸条最佳制备及组装条件,确定胶体金标记最适pH、金标抗原最适浓度,以及检测线(test line, T线)、质控线(control line, C线)最适划线浓度等。【结果】本研究制备的CyHV-2抗体胶体金试纸条可以使用全血测试,与常见的其他鱼类抗体血清无交叉反应,如草鱼呼肠孤病毒抗体阳性血清、鳜虹彩病毒抗体阳性血清等。试纸条最低限度可以检测到1:100稀释的阳性血清抗体,由试纸条检测线的深浅可以初步判断鱼体中抗体水平。试纸条通过对10条鲫鱼血清样品检测并和金鱼造血器官坏死病毒检测方法(GB/T 36194—2018)进行Kappa分析,Kappa值为0.80,表明二者有较高的符合率。【结论】本研究制备的试纸条具有较高的灵敏度和特异性,具有操作简单和成本较低的特点,对鱼类检疫、鱼体抗体水平评价等具有实际应用价值。
2023, 50(12):5459-5474. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230348
摘要:【背景】副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)是引起养殖对虾急性肝胰腺坏死病(acute hepatopancreatic necrosis disease, AHPND)的病原之一,毒素蛋白PirAB是该病原的致病因子,由病原携带的pVA质粒上的pirA和pirB编码。PirAB的分泌途径尚未明确。【目的】探究pVA质粒中Ⅱ型分泌系统同源基因epsG2和epsE2对副溶血弧菌生物学特性及PirAB表达和分泌的影响。【方法】通过生物信息学分析发现副溶血弧菌VP220218株pVA质粒上存在2个Ⅱ型分泌系统(type Ⅱ secretion system, T2SS)的同源基因epsG2和epsE2;利用框内缺失方法构建了突变株ΔepsG2和ΔepsE2,检测其生长、生物被膜形成、运动力和胞外蛋白酶活力的变化,进一步用RT-qPCR和Western blotting分析了PirAB表达和分泌的变化。【结果】epsG2和epsE2能够抑制VP220218的胞外蛋白酶活力(P<0.001)、在对数生长期抑制细菌的生长(P<0.05);此外,epsG2能够促进细菌的运动(P<0.05)、在平台期抑制VP220218的生物膜形成(P<0.05),epsE2能够抑制细菌的运动、在对数生长中后期促进VP220218的生物膜形成(P<0.05)。RT-qPCR结果显示,epsE2对pirA和pirB的表达无影响;epsG2在对数生长初期和中期抑制pirA和pirB的表达,在对数生长后期和平台期则促进pirA和pirB的表达。Western blotting结果显示,epsG2对PirAB的合成和分泌无影响,epsE2能够促进PirAB的合成和分泌。【结论】epsG2和epsE2参与了副溶血弧菌VP220218的生理活动,且epsE2影响PirAB的合成和分泌。研究结果为了解致AHPND菌PirAB毒素的合成和分泌途径提供了参考。
2023, 50(12):5475-5486. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230296
摘要:【背景】阪崎克罗诺杆菌是一种食源性病原体,摄入受污染的婴儿配方奶粉(powdered infant formula, PIF)常引起新生儿坏死性小肠结肠炎和脑膜炎,对早产儿和免疫功能低下的婴儿健康甚至生命产生严重威胁。噬菌体具有特异性杀菌性,可成为一种新型生物防控制剂预防阪崎克罗诺杆菌和其他食源性致病菌的污染。【目的】从污水中分离出感染阪崎克罗诺杆菌噬菌体,评价其生物学特性、基因组生物信息及在婴儿配方奶粉中杀菌作用。【方法】采用双层琼脂法分离鉴定噬菌体,并测定其酸碱稳定性、温度稳定性、宿主范围和一步生长曲线,透射电镜观察形态,对其基因组进行二代测序和裂解功效测定。【结果】从污水中分离到一株新的能裂解阪崎克罗诺杆菌的噬菌体JC01,具有二十面立体对称头部和非收缩的长尾,噬菌体JC01基因组为双链DNA,由61 736 bp组成,预测有76个开放阅读框(open reading frame, ORF),不含有tRNA,基因组中不含有耐药基因和毒力基因。系统发育分析及基因比对分析显示噬菌体JC01是全新的噬菌体,归类于有尾噬菌体纲(Caudoviricetes)卡金斯病毒科(Casjensviridae)雅昆病毒属(Jacunavirus),被命名为Jacunavirus 01。噬菌体JC01在不同温度(−20-40 °C)和pH 5.0-9.0范围内稳定,且对婴儿配方奶粉污染的阪崎克罗诺杆菌具有良好的杀菌效果。【结论】JC01噬菌体是裂解阪崎克罗诺杆菌的新噬菌体,作为生物安全防控剂在食品生产和加工方面具有很大潜力。
2023, 50(12):5487-5504. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230324
摘要:【背景】两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)是专性代谢人体母乳寡糖(human milk oligosaccharides, HMOs)和宿主肠道黏膜上皮黏蛋白聚糖的肠道共栖益生菌,对生命早期健康和发育至关重要,目前对其不同人群来源的群体遗传报道较少。【目的】探究在有限地域内遗传、饮食相近人群来源的B. bifidum菌株集的遗传结构是否具有族群特异的规律性,为开发个性化的益生菌株提供理论基础。【方法】对来自新疆伊宁两个族群(维吾尔族和哈萨克族)学龄儿童队列的肠道两歧双歧杆菌进行分离和鉴定,共获得115个菌株,对基于细菌基因组重复序列PCR (repetitive sequence-PCR, rep-PCR)方法筛选的53株代表菌株采用多位点序列分型(multilocus sequence typing, MLST)进行群体遗传差异分析。【结果】53株代表菌株共分为37个序列型(sequence type, ST),具有很高的遗传多样性;其中26株源自维吾尔族儿童的菌株有17个ST,而20个ST来自27株哈萨克族儿童的菌株,两个族群来源的菌株之间检测到较少的同源基因重组事件。goeBURST分析显示,来自同一族群的B. bifidum分离株比来自另一族群的菌株更有可能被归入特定的系统发育分支或克隆复合体(clonal complexes, CC)。【结论】不同族群来源的B. bifidum分离株显示出较高的遗传多样性,群体遗传结构一定程度上呈现出民族族群来源的特异性,需要更大规模的取样证实。这为进一步开展体内外实验并筛选针对区域族群的特色优良益生菌株提供了理论基础。
2023, 50(12):5505-5517. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230158
摘要:南极和北极区域存在着苔原、冻土、海洋、冰川、湖泊和高山等多种地质地貌,其低温、干燥、强辐射和贫瘠等环境形成了独特而多样化的微生物群落,是微生物资源的宝库。本文对极地微生物的低温酶、多糖以及其代谢产物(抗菌活性物质、表面活性剂、色素、挥发性有机物等)的功能和应用进行了概述,综述了极地微生物及其模式菌株的种类和保藏量,以及极地微生物专利申请和相关研究机构的现况,探讨了在极地微生物勘探中关于可培养性、宏基因组方法以及大数据的挑战。
2023, 50(12):5518-5533. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230290
摘要:探究低温刺激子实体形成过程的组学数据能为食用菌的工厂化低碳高效栽培及广温型品种的选育提供参考。本文首先通过主成分分析对食用菌低温刺激子实体形成的类型进行低温型(11−19 ℃)和冷压型的划分(≤10 ℃)。在此基础上,综述了食用菌两种类型的低温刺激子实体形成过程的研究进展。食用菌低温刺激子实体形成过程中都涉及信号转导、胁迫响应、基础代谢、细胞分化、细胞结构变化等代谢过程。随着低温型到冷压型的刺激温度下降,糖代谢可能转向脂代谢为子实体形成提供能量。
2023, 50(12):5534-5547. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230321
摘要:种子包衣是一种高效、新兴的种子处理技术。该技术将外源性材料与种子紧密结合,从而提高种子性能,最终提高作物产量和品质。植物有益微生物(plant beneficial microorganisms, PBM)是指能够促进植物养分吸收、增强其对生物和非生物胁迫的耐受力,并促进植物生长或减少农业化学投入的微生物。因此,PBM可以作为一种微生物种子包衣剂。微生物种子包衣作为一种能够显著提高作物产量、经济效益和农业系统的可持续性发展的革新性技术,因其生态安全性和社会经济效益被认为是传统农业技术有前途的替代品。本文综述了微生物种子包衣技术及其在作物生产中的应用,并对其局限性和不一致性进行讨论。
2023, 50(12):5548-5562. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230327
摘要:越来越多的研究表明,肠道微生物可以影响大肠癌的发生发展。例如,产肠毒素脆弱拟杆菌、具核梭杆菌等已被证实与晚期的大肠癌和患者生存率降低相关。肠道微生物变化可以导致肠道稳态破坏,菌群数量以及类别的变化会导致宿主产生复杂的病理生理反应过程,促进大肠癌的发生发展。因此需要研究肠道微生物如何破坏肠道屏障、介导物质代谢、产生炎症因子及激活信号转导通路以及如何造成肠道微生物生态失调从而加速疾病进程。通过研究肠道微生物与大肠癌之间的相互作用,可以对大肠癌的早期诊断、治疗和预后有所帮助。本文就目前肠道微生物与大肠癌相关机制和前沿治疗的研究现状作一综述。
2023, 50(12):5563-5573. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230383
摘要:脊髓损伤作为一种严重的创伤性应激可以引发焦虑情绪,对患者心理健康造成极大影响。研究发现,脊髓损伤后肠道菌群失调与焦虑情绪的发生存在密切联系,因此本文从5-羟色胺系统失调、多巴胺系统失调、脑源性神经营养因子缺乏及炎症反应4个方面,探讨脊髓损伤后肠道菌群改变影响焦虑情绪发生的机制,为今后治疗脊髓损伤后焦虑情绪的深入研究和药物开发提供理论依据。
2023, 50(12):5574-5587. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230386
摘要:丝状真菌表面展示技术是将表达的目的蛋白固定在丝状真菌细胞表面的一项新兴基因工程技术。丝状真菌具有极强的蛋白质分泌能力和良好的蛋白质翻译后加工能力,因而越来越多的丝状真菌表面展示技术得到开发和应用。本文就丝状真菌表面展示系统的研发和应用进展进行综述,并介绍与该系统构建密切相关的丝状真菌的细胞壁组成、锚定蛋白和遗传转化方法等技术。
2023, 50(12):5588-5603. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230198
摘要:二苯醚类除草剂是一类广谱、高效、高选择性的除草剂,广泛应用于大豆、花生等农田一年生和多年生阔叶杂草的防除。由于该类除草剂不易降解,多年连续使用会导致其在土壤环境中的大量积累。本文概述了二苯醚类除草剂的基本结构及其对生物的影响,总结了降解二苯醚类除草剂的微生物种类、降解途径和降解过程中关键酶及其基因,分析了影响微生物降解二苯醚类除草剂的因素,对二苯醚类除草剂微生物降解未来的研究方向进行了展望,为深入研究二苯醚类除草剂的生物降解提供参考。
2023, 50(12):5604-5613. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230431
摘要:为了培养学生的自主学习能力和实践创新能力,按照工程教育专业认证要求基于成果导向教育(outcome based education, OBE)理念设计课程教学,将制药工程微生物学实验课实验教学项目设置成入门、进阶和自主3种项目等级。实验项目内容由浅入深、逐级递进、层层相关,教学过程以学生为中心,并结合线上教学手段和竞赛机制的支持。实践结果表明,经过项目化教学改革,在教师教学和学生学习成效两个方面均得到明显提升,学生在论文撰写能力、动手能力等方面也有了明显的进步,值得后续进一步总结和推广。
向国庆,宋帅,温肖会,吕殿红,贾春玲,牛瑞辉,顾有方,罗胜军
2023, 50(12):5614-5624. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230603
摘要:【背景】非洲猪瘟(African swine fever, ASF)作为高致病性传染病,给我国生猪养殖业造成了严重的经济损失,因此建立快捷、灵敏的诊断方法至关重要。【目的】建立一种管式非洲猪瘟病毒pp62蛋白化学发光抗体检测方法。【方法】以重组pp62蛋白作为包被抗原,羧基磁珠(carboxylic magnetic beads)作为固相载体,碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AP)标记的兔抗猪IgG作为酶标二抗,通过对反应条件进行优化,采用非洲猪瘟国家参考品作为溯源血清绘制出标准曲线,建立基于ASFV pp62蛋白的化学发光抗体检测方法。【结果】用建立的化学发光方法检测277份临床样品血清,通过受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线分析确定阴性、阳性临界值,并确定判定标准:浓度值>140.02 U时为抗体阳性,浓度值<140.02 U时为抗体阴性。此方法对6种不同的病原血清抗体进行检测均无交叉反应,且批内和批间变异系数均在10%以内,与商品化非洲猪瘟抗体检测试剂盒的符合率达96.7%。【结论】本研究建立的管式非洲猪瘟病毒化学发光抗体检测方法具有良好的特异性、敏感性和重复性,可为非洲猪瘟早期监测及试剂盒研发提供参考。