2023, 50(2):441-453. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220486
摘要:【背景】S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-l-methionine, SAM)作为所有生物体内的重要中间代谢物,不仅可作为膳食补充剂,还具有良好的临床应用价值。【目的】将毕赤酵母重组菌GS115/DS16的SAM消耗途径阻断,进一步提高SAM的产量。【方法】分别敲除毕赤酵母重组菌GS115/DS16的S-腺苷同型半胱氨酸水解酶基因sah1、S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因spe2和l-甲硫氨酰tRNA合酶基因msm1,构建工程菌G/Dsah、G/Dspe和G/Dmsm。检测3个工程菌的生长和SAM产量,以及l-Met添加量对SAM积累的影响。【结果】与出发菌GS115/DS16相比,工程菌G/Dsah、G/Dspe和G/Dmsm的单位菌体SAM产量分别提高了29.3%、55.6%和24.8%,其生长无显著差异。l-Met添加量优化后(0.06%),G/Dsah和G/Dmsm单位菌体的SAM产量分别提高了26.4%和28.9%。【结论】构建的毕赤酵母工程菌可用于SAM的工业化生产,该代谢工程策略可用于改进其他化学品的生产。
2023, 50(2):454-470. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220453
摘要:【背景】菊科(Asteraceae)外来入侵植物欧洲千里光(Senecio vulgaris L.)来源于欧洲,广泛分布于我国西南和东北地区,在湖北高海拔山区也有分布。在入侵过程中,内生细菌可能在其获取氮磷营养方面起到了一些关键性作用。【目的】探究欧洲千里光内生固氮菌和溶磷菌的多样性和功能,为理解其入侵机制及防治提供参考。【方法】选择来自6个不同种群的种子,萌发后转移到花盆生长6-8周,并从每个种群中各挑选9株生长情况良好的植株,对其叶片和根组织表面进行消毒处理。使用基于nifH基因(固氮功能基因)的高通量测序方法对植物的固氮微生物群落结构和多样性进行研究。通过涂布平板法和平板划线法,在固体无氮培养基(Ashby)和无机磷培养基(inorganic phosphate, NBRIP)上对植物内生菌进行分离、纯化,对纯化的固氮菌株和溶磷菌株进行16S rRNA基因测序。采用钼锑抗比色法分析纯化溶磷菌株的溶磷能力。【结果】基于nifH基因的内生菌高通量测序结果表明,欧洲千里光叶样本中固氮菌多样性显著高于根样本;固氮菌群落中丰度最高的属是慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium,30.9%-34.0%),其次是伯克氏菌属(Burkholderia, 27.2%-27.4%)、Methyloversatilis (2.1%-7.1%)和固氮螺菌属(Azospirillum, 2.9%-3.9%);共6个门,其中变形菌门(Proteobacteria)在所有样本内相对丰度均达90%以上。用Ashby培养基筛选得到238株纯菌,分布在4门7纲10目16科19属,其中丰度前5的优势菌属包括微杆菌属(Microbacterium, 31.0%)、芽孢杆菌属(Bacillus, 24.8%)、假单胞菌属(Pseudomonas, 22.1%)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas, 6.2%)和类芽孢杆菌属(Paenibacillus, 2.8%)。用NBRIP培养基筛选共得到318株菌株,鉴定这些内生菌覆盖到3门5纲7目15科16属,其中丰度前5的优势菌属包括芽孢杆菌属(48.4%)、假单胞菌属(19.2%)、微杆菌属(15.2%)、类芽孢杆菌属(3.6%)、不动杆菌属(Acinetobacter, 3.6%)。挑选了24株代表性菌株对溶磷能力进行了定性及定量检测,结果表明有17株具备显著的溶磷能力,而且细菌培养过程中培养基pH值下降。【结论】欧洲千里光内生固氮菌和内生溶磷菌具有丰富的多样性,并且溶磷菌具有一定的溶磷能力,在欧洲千里光的入侵过程中可能起着促进作用。
李清,郑周宜,刘雨婷,赵娅锐,王晨晖,邹万君,李周,唐唯,李灿辉
2023, 50(2):471-485. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220458
摘要:【背景】早疫病是马铃薯主要病害之一,其病原为链格孢属(Alternaria)真菌,组成具有种复杂性和毒性差异性。【目的】明确云南省马铃薯早疫病两个致病种毒性特点和功能基因差异。【方法】以云南省大理州鹤庆县马铃薯主产区采集、分离和纯化的Alternaria solani (TA-0410)和Alternaria alternata (TB-1129)两株菌为材料,进行孢子形态观察、毒性测定、全基因组测序和比较分析研究。【结果】发现TA-0410为大孢子种,分生孢子褐色或黄色,孢子大小为[37.4-151.9(±28.1)] μm× [4.3-22.9(±4.1)]μm,喙长;TB-1129为小孢子种,分生孢子灰褐色,大小为[18.6-42.6(±9.3)]μm× [6.1-15.3(±2.3)] μm,喙短。毒性测定表明TA-0410为唯一致病种,TB-1129不能直接侵染引起马铃薯早疫病,但A. alternata在有伤接种条件下能产生并扩大病斑。两株菌测序分析发现TA-0410基因组大小为32.26 Mb,contig N50为1 158 607 bp,含177个特有基因,TB-1129基因组大小为33.30 Mb,scaffold N50为2 338 721 bp,含600个特有基因。此外,对唯一致病菌TA-0410进行全基因组分泌蛋白特征RxLx[EDQ]挖掘,共得到12个候选分泌蛋白,同源注释均为假定蛋白。结构域分析发现2个分泌蛋白ASR_2859和ASR_19579中分别包含和致病相关的BID_1和UBA结构域。【结论】A. solani和A. alternata均能引起马铃薯早疫病,A. alternata仅在有伤条件下侵染;两个菌株侵染和病斑扩展阶段的表型主要由孢子活力及生物毒性相关蛋白控制。
2023, 50(2):486-502. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220436
摘要:【背景】根际微生物直接或间接影响药用植物的生长发育和品质形成,通过改善土壤理化性质来提高益生菌多样性,促进植物病虫害的生物防治和提高植物产量、品质。【目的】探究栽培土壤中添加辣椒秸秆对滇黄精生长质量和根际细菌群落结构的影响。【方法】收集种植滇黄精无处理土壤(CK)、添加腐熟辣椒秸秆改良肥土壤(X)、添加商品复合肥土壤(Y)的根际附着土样,测量滇黄精生长质量,并通过高通量测序对其根际细菌群落进行功能和结构解析。【结果】X处理的滇黄精生长质量显著优于CK处理,而且与Y处理无显著差异,其中多糖含量和根系活力明显提高,分别较Y处理提高了24.48%和56.98%。同时显著增加了种植土壤的有机质和孔隙度。在根际细菌群落分析中,相对丰度最高的是变形菌门(Proteobacteria),占比分别为CK的34.8%、X的34.6%、Y的41.3%,其中Y处理显著高于其他处理。其次是绿弯菌门(Chloroflexi),X处理为10.2%,高于CK处理(8.7%)和Y处理(5.8%)。t检验中秸秆处理蓝细菌门Cyanobacteria丰度显著高于对照,芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和脱硫杆菌门(Desulfobacteria)显著高于化肥处理。三元相图(属水平)表明,CK处理中以Verrucomicrobium和Lysobacter丰度最高。X处理中以JG30-KF-AS9丰度最高。Y处理中是Pseudomonas和Mitochondria丰度最高。各处理间α多样性指数无显著差异。冗余分析表明,有机质和总孔隙度是影响秸秆处理细菌群落变化的主要驱动力,clusters of orthologous groups of proteins (COG)功能预测表明秸秆处理显著提高了COG功能数目,其特有COG数目为81,显著高于CK处理(3个)和Y处理(7个)。【结论】秸秆处理提高了滇黄精生长质量,改变了根际微生物群落,使相关有益微生物显著富集。这为特定环境因子下发掘新的功能类群微生物和有益微生物介导植物对环境的响应与微生物协同机制研究起到积极作用,同时也为生产中滇黄精优质栽培提供新的见解。
2023, 50(2):503-513. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220444
摘要:【背景】丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌能够和大多数植物形成互利共生体系,以促进植物生长、提高抗逆能力,在生产中具有重要作用,但AM真菌的繁殖技术限制了其应用。【目的】构建AM真菌的高效繁殖体系。【方法】于温室盆栽条件下,将根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradice)接种于由3种寄主植物高粱(Sorghum bicolor)、玉米(Zea mays)、红三叶草(Trifolium repens)与5种培养基质(沸石、河砂、草炭、珍珠岩和蛭石)构建的4种繁殖体系中进行培养。研究不同繁殖体系对根内根孢囊霉侵染程度、产孢量的影响;然后利用高粱接种扩繁的菌剂进行AM真菌侵染能力的测定以验证其扩繁效果;最后基于筛选出的最优扩繁条件探讨对其他种类AM真菌摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae)、幼套近明球囊霉(Clariodeoglous etunicatum)、地表多样孢囊霉(Diversispora versiformis)和脆无梗囊霉(Acaulospora delicate)的扩繁效果。【结果】基质为河砂+蛭石+草炭(体积比为1:4:1),寄主植物为玉米+红三叶草处理的根内根孢囊霉产孢量最高,达到 1 912个/g-基质且接种高粱后表现出较好的侵染潜力,同时显著提高了高粱的地上部生物量。此外,利用该组合扩繁其他种类AM真菌,发现孢子数均得到了显著的提高,扩繁后摩西斗管囊霉、幼套近明球囊霉、地表多样孢囊霉和脆无梗囊霉的孢子数较扩繁前分别增加了6.24、2.92、35.18和4.18倍。【结论】以玉米+红三叶草为寄主植物,以河砂+蛭石+草炭(1:4:1)为基质,即通气孔隙为3.57%、持水孔隙为48.19%、容重为1.03 g/cm3、电导率为152.5 μS/cm、pH值为5.61、速效磷为5.6 mg/kg、碱解氮为80 mg/kg、速效钾为449.8 mg/kg、有机质为56.11 g/kg的条件有助于根内根孢囊霉达到最佳的扩繁效果,同时对其他AM真菌扩繁效果也相对较好,能够达到高效扩繁AM真菌繁殖体的目的。
2023, 50(2):514-525. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220481
摘要:【背景】莱氏绿僵菌(Metarhizium rileyi)对新入侵我国的草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)具有较强的致病力和田间流行性,因此具备深入开发的价值。【目的】优化莱氏绿僵菌SZCY固态发酵培养条件,测定所产分生孢子对草地贪夜蛾幼虫的毒力,为提高该菌株分生孢子规模化生产奠定基础。【方法】采用单因素试验确定了相对适宜的固态培养基,利用Box-Behnken响应面法优化该菌株的固态培养基和发酵参数,同时评价不同条件下该菌所产分生孢子对草地贪夜蛾幼虫的毒力。【结果】去颖稻谷(rice)为莱氏绿僵菌SZCY菌株固相产孢最佳载体。培养温度、光周期及酵母浸粉含量是影响莱氏绿僵菌SZCY固态发酵产孢量的主要因素。莱氏绿僵菌SZCY固态发酵最佳工艺参数为温度22.83 ℃、光周期18.68 h L:5.32 h D、酵母浸粉4.98 g/100 g,在此条件下,莱氏绿僵菌在去颖稻谷固态培养基上的产孢量为5.65×1010孢子/g,用其制备浓度为107孢子/mL的孢子悬浮液,对草地贪夜蛾3龄幼虫的LT50为3.88 d。【结论】害虫生防真菌莱氏绿僵菌SZCY菌株以去颖稻谷为固态培养基的发酵培养条件,该条件下产孢量大且对草地贪夜蛾幼虫毒力强,具有广阔的开发应用前景。
强震宇,朱林,朱媛媛,张子赟,胡占琴,石心怡,王鑫,张朝春,徐文思,马超
2023, 50(2):526-540. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220494
摘要:【背景】砂姜黑土地区存在秸秆腐解缓慢、秸秆还田后作物幼苗生长不良等问题。【目的】从砂姜黑土区农田筛选一株兼具秸秆腐解能力的玉米促生菌MC29,以促进秸秆腐解和玉米作物生长。【方法】通过16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定;采用液态摇瓶及盆栽试验验证菌株实际促腐、促生能力及土壤养分的提升效果,并且探究菌株的最佳生长及产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)条件;采用电击转化法将绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)基因导入菌株细胞,并通过PCR琼脂糖凝胶电泳进行验证。【结果】分离筛选的玉米促生菌鉴定为纤维化纤维微细菌(Cellulosimicrobium cellulans)。该菌株MC29羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose, CMC)酶活可达13.32 U/mL,产IAA量为8.63 mg/L。与对照相比,施用菌株MC29后秸秆腐解率显著提高24.8%;玉米soil and plant analyzer development (SPAD)值、植株总重、根表面积和根长分别提高7.6%、21.3%、30.9%和18.3%;土壤碱解氮含量显著提高68.1%,土壤速效磷及土壤速效钾含量分别提高5.8%及6.0%。菌株MC29最佳生长条件为pH 7.0、装液量为25/250 mL、碳源为麦芽糖、氮源为酵母粉;最佳产IAA条件为pH 7.0、装液量为50/250 mL、碳源为果糖、氮源为硝酸钾;成功构建荧光标记菌株MC29-GFP,并据此追踪到其接入砂姜黑土15 d后定殖量为2.8×105-9.5×105 copies/g。【结论】所筛选的纤维化纤维微细菌MC29对于指导砂姜黑土区多功能秸秆促腐菌剂、微生物菌肥的研制及提升作物产量有一定的积极意义,并为探究其在砂姜黑土中的实际应用奠定基础。
2023, 50(2):541-552. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220450
摘要:【背景】高尿酸血症是人体内嘌呤代谢紊乱导致的一种慢性代谢疾病,利用乳酸菌降解嘌呤类物质是辅助治疗高尿酸血症的新方法。【目的】筛选高效降解嘌呤核苷的乳酸菌并对其益生特性进行研究。【方法】利用HPLC法评价乳酸菌对肌苷、鸟苷的降解效果。通过药敏性试验、体外耐受性试验及细胞黏附试验研究目标菌株的益生特性。【结果】筛选出一株发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum) SR2-6,对肌苷和鸟苷的降解率分别为99.26%和98.85%。该菌株对青霉素、氯霉素等5种常见抗生素不具备耐药性,在pH 2.0环境下处理4 h后菌株的存活率为76.51%,在饱腹状态下的人工肠液模拟消化4 h后活菌数仍能达到6.85 lg (CFU/mL),对Caco-2细胞的黏附数为(52.29±15.14) CFU/cell。【结论】发酵乳杆菌SR2-6能够高效降解肌苷和鸟苷且具有优良的益生特性,是预防和治疗高尿酸血症的潜在优势菌株,可作为优势菌种资源应用于相关功能产品的开发。
2023, 50(2):553-572. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220479
摘要:【背景】宁夏贺兰山东麓是中国生态最佳、酿酒葡萄质量最优产区之一,也是中国“葡萄酒地理标志产品”保护区域之一。【目的】筛选宁夏本土优良酵母菌株,比较分析各个酿酒酵母菌株对赤霞珠葡萄酒香气质量的影响,并结合感官评价筛选对葡萄酒风味影响较大的酿酒酵母菌株。【方法】将筛选出的11株起酵速度快,而且对高浓度酒精、SO2和葡萄糖及低酸环境有较强耐受力的酵母菌株进行26S rDNA鉴定,确定酵母种类。不同酿酒酵母发酵的赤霞珠葡萄酒通过顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术测定其香气化合物。【结果】筛选出11株可在15%酒精度、500 g/L葡萄糖、350 mg/L SO2和pH 3.0环境下生长的酵母菌株,对其进行26S rDNA鉴定,确定10株酵母菌株H5、G9、G3、X8、G14、L10、H3、X11、Z17、Z24为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),一株酵母菌L1为发酵毕赤酵母(Pichia fermentans)。测定的所有香气化合物中,酯类物质是赤霞珠葡萄酒香气物质的主要组分,其次是醇类。其中,乙酸乙酯、乙酸异戊酯、正己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、1-辛烯-3-醇和β-大马士酮等的香气活性值较高,对赤霞珠葡萄酒的香气贡献最大,赋予葡萄酒苹果味、香蕉味、蘑菇味、茴香味、甜味等令人愉快的气味。对不同酿酒酵母赤霞珠葡萄酒样香气物质进行聚类分析发现,酒样G14和H3与商业酵母XR最为接近,在对赤霞珠葡萄酒特征香气影响方面较一致。【结论】酿酒酵母G14和H3具有良好的酿酒潜力,可以作为本土优良酵母用于葡萄酒发酵,为提高宁夏地区葡萄酒质量奠定基础。
2023, 50(2):573-583. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220496
摘要:【背景】由于抗生素的滥用,使得细菌耐药性问题严峻,寻找解决耐药性细菌感染的治疗策略迫在眉睫。临床上,中药与抗菌药物联用在抗耐药性细菌感染方面效果显著。【目的】研究香芹酚联合头孢曲松对耐药性沙门氏菌(SJ2)的协同效应及机制。【方法】通过二倍肉汤稀释法测定香芹酚和头孢曲松对SJ2的最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC);通过棋盘法和生长曲线测定探究香芹酚和头孢曲松联合抗SJ2活性;通过膜电位检测、胞外碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AKP)含量测定、菌体内抗生素蓄积分析、细菌生存活力测定及扫描电镜研究香芹酚联合头孢曲松对SJ2细胞壁、细胞膜的影响。【结果】香芹酚和头孢曲松对SJ2的MIC分别为256 μg/mL和2 048 μg/mL;香芹酚联合头孢曲松对SJ2具有协同作用,其分级抑制浓度指数(fractional inhibitory concentration index, FICI)为0.375;香芹酚可协同头孢曲松使SJ2细胞膜出现去极化,显著增加AKP泄漏至胞外的量(P<0.05),显著增加菌体胞内抗生素蓄积(P<0.01),显著增加细胞膜完整性破坏的细菌数量,严重造成菌体结构的损伤。【结论】香芹酚联合头孢曲松具有协同抗SJ2的作用,其协同机制可通过损伤细菌细胞壁及细胞膜来实现。
2023, 50(2):584-599. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220475
摘要:【背景】芽孢杆菌是用于动物微生态制剂的重要菌株之一。暹罗芽孢杆菌因具有较强的抑菌活性,近年来受到广泛关注。【目的】对实验室前期分离的鸡源暹罗芽孢杆菌CML548的益生特性进行评价,通过全基因组测序及生物信息学分析,探究其抑菌及潜在的益生机制。【方法】通过牛津杯法、稀释涂布平板法分别对菌株CML548的抑菌和产酶特性、酸和胆盐的耐受性进行研究。使用Illumina HiSeq 2500测序平台进行全基因组测序,并通过多种生物信息学工具和数据库对基因组进行注释和分析。【结果】体外实验表明该菌株具有优良的益生性状:能够有效抑制致病性大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、产气荚膜梭菌的生长;能够同时产生蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶;具有较高的酸和胆盐耐受性。全基因组测序分析表明菌株CML548的基因组大小为4 061 741 bp,GC含量为46.07%,预测到3 961个编码基因。分别有1 693、2 704、3 413、186、67、1、5个基因被GO、KEGG、COG、CAZy、DBAASP、CARD、VFDB数据库注释;通过antiSMASH预测到16个与次级代谢产物合成相关的基因簇。此外,还发现其含有抗菌活性蛋白编码基因tasA。全基因组序列存储于NCBI的DNA序列数据库(GenBank登录号为PRJNA836999)。【结论】本研究所分离到的暹罗芽孢杆菌CML548是一株潜在的益生菌,有作为新型饲料添加剂的潜力。
2023, 50(2):600-614. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220476
摘要:【背景】枯草芽孢杆菌YN145是一株从湖南省桃江县的健康稻株中分离的细菌,前期研究中该菌对稻瘟病菌拮抗效果显著,在生物防治方面有很大的应用潜力。【目的】深入研究该菌株的生防机制并挖掘次级代谢产物基因资源。【方法】在4株稻瘟病菌生防菌中,选择其胞外抗菌物质抑制稻瘟病菌黑色素合成效果最佳的菌株YN145,采用紫外-可见分光光度计在波长400 nm处测定胞外和菌丝体内黑色素液的吸光度值,采用菌丝生长抑制平板法和分生孢子萌发抑制法测定抑菌活性。采用PacBio第三代测序和Illumina Hiseq第二代测序相结合的技术对菌株YN145进行全基因组测序,并对测序数据进行组装,注释预测基因的功能,分析次级代谢产物合成基因簇。【结果】菌株YN145的胞外抗菌物质能较好地抑制稻瘟病菌黑色素合成、分生孢子萌发和菌丝生长。菌株YN145全基因组大小为4 167 871 bp,GC含量为43.86%,编码序列(coding sequence, CDS)数量为4 294个;共找到85个tRNA、30个rRNA和92个sRNA。同时预测到5个已知的次级代谢产物合成基因簇,分别编码合成bacillaene、bacillibactin、fengycin、subtilosin-A和bacilysin,并且找到了与抑制黑色素相关的查尔酮合酶基因。【结论】在基因组层面上分析菌株YN145具有良好抑菌效果的内在原因并提供大量基础数据,为深入研究枯草芽孢杆菌次级代谢提供参考,对菌株YN145后续相关研究具有重大意义。
2023, 50(2):615-631. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220508
摘要:【背景】V-myb禽成髓细胞瘤病毒癌基因同源物(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog, MYB)转录因子广泛存在于真菌中,在真菌的胁迫响应与致病性中发挥重要功能。枝孢菌(Cladosporium sp.)作为一类对锈菌有重寄生作用的真菌,具有极高的生防潜力,然而有关其MYB转录因子尚未见报道,对其MYB家族转录因子进行鉴定和表达分析,有助于理解枝孢菌在重寄生过程中发挥的作用。【目的】了解重寄生枝孢菌(Cladosporium cladosporioides) SYC63菌株中MYB转录因子家族种类数目及在重寄生过程中发挥的作用。【方法】利用生物信息学方法对其基本特性进行预测,并结合锈孢子诱导下的表达情况进行分析。【结果】枝孢菌SYC63中包含22个MYB转录因子家族基因,所有MYB转录因子均含有SANT结构域,分子量为28.26-239.05 kDa,等电点(isoelectric point, pI)为4.57-10.15,均为亲水蛋白;大多定位在细胞核,共有1R-MYB和2R-MYB两类,均含有响应病原菌的启动子结合位点。经锈孢子诱导后,大多SycMYBs下调表达,只有6个基因上调表达,筛选出8个表达量或差异倍数较高的基因进行RT-qPCR,验证结果显示不同时间处理下出现不同的表达变化趋势,其中SycMYB6基因在侵染过程的表达水平持续升高。【结论】MYB转录因子可能在枝孢菌SYC63重寄生过程的初期发挥响应侵染和抗逆的作用,这为深入探究MYB转录因子在真菌中发挥的作用和枝孢菌重寄生机制提供理论依据。
2023, 50(2):632-643. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220489
摘要:【背景】越来越多的证据表明肠道失衡与免疫介导的疾病相关,但肠道菌群和免疫介导的肾脏疾病之间的关系仍不清楚。【目的】通过Illumina高通量测序方法对IgA肾病(immunoglobulin A nephropathy, IgAN)、膜性肾病(membranous nephropathy, MN)患者和健康人群的肠道菌群进行比较。【方法】回顾性选择2020年9月-2021年12月期间,在甘肃省人民医院肾内科行肾穿刺活检并诊断为IgAN及MN患者的新鲜粪便标本,分别编号为IgAN组和MN组,收集体检中心健康人群粪便标本作为健康对照组,每组样本为10例。采用高通量测序技术对粪便样本中所有细菌的16S rrna基因V3-V4区进行DNA测序,然后进行分类操作单元(operational taxonomic units, OTU)、物种分类、α多样性、β多样性等分析,比较3组之间的肠道菌群差异。【结果】与健康对照组相比,门水平上IgAN组的变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)比例明显增高,分别为18% vs. 4%和18.3% vs. 5%;属水平上IgAN组大肠杆菌-志贺氏菌和双歧杆菌属丰度显著增加(14.1% vs. 2.1%和17.5% vs. 4.7%),而粪杆菌属(11% vs. 20.5%)、拟杆菌属(8.0% vs. 21%)、巨单胞菌属(1.8% vs. 8.0%)丰度降低。与健康对照组相比,门水平上MN组的变形菌门丰度增加(20% vs. 4%);属水平上MN组的埃舍里奇-志贺氏菌(13.8% vs. 2.1%)丰度增加,而双歧杆菌属(3.2% vs. 4.7%)、粪杆菌属(18% vs. 20.5%)、拟杆菌属(14.3% vs. 21%)、巨单胞菌属(1% vs. 8%)丰度降低。α多样性分析结果显示,肾病组丰富度指数低于健康对照组,多样性指数高于健康对照组。通过相似性分析(analysis of similarities, ANOISM)发现IgAN组与健康对照组之间肠道菌群构成的差异具有统计学意义(R=0.19,P=0.013),MN患者和健康对照组肠道菌群构成存在差异,但结果不具有统计学意义(R=0.08, P=0.08)。线性判别分析(linear discriminant analysis, LDA)差异贡献分析发现,3组之间共有14个物种存在显著差异。【结论】IgAN和MN患者的肠道微生物特征与健康对照组不同。
2023, 50(2):644-666. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220446
摘要:根际微生物组是决定农作物健康状况的关键因素之一,也是调节农作物与生物和非生物环境相互作用的重要因素。植物根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR)为农作物宿主提供了多种有益作用,通过化学交流以复杂的方式与农作物、土壤相互作用,进而促进农作物生长。本文综述了PGPR对农作物的促生机制、PGPR与农作物的互作及其在农业实践中的应用,并展望了PGPR在农业实践中应用的发展趋势,以期为今后PGPR的应用和研究提供新的思路和理论支撑。
于学政,韩云平,曹英楠,王紫轩,周子玉,郑天龙,刘建国,杨晓霞
2023, 50(2):667-686. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220460
摘要:近年来,新型冠状病毒肺炎疫情全球肆虐,引起了公众对于微生物气溶胶潜在风险的极大关注,其中人为源微生物气溶胶潜在的健康危害逐步成为越来越多学者关注的热点之一。本文综述了近年来4类主要人为源微生物气溶胶的研究现状,比较了不同人为源微生物气溶胶的分布特征和微生物组成特性,并探究了影响微生物气溶胶特征的主要因素及其存在的潜在风险。结果表明,畜禽养殖场微生物气溶胶平均浓度最高,其次是污水处理厂和垃圾填埋场,医院最低。从微生物组成特性来说,不同人为源微生物气溶胶中微生物组成与其产生源密切相关;同时,其组成也受其所处环境条件影响。基于以上分析,本文进一步展望了未来人为源微生物气溶胶的主要研究方向,以期为微生物气溶胶控制标准的制定及控制技术的研发奠定基础。
2023, 50(2):687-696. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220461
摘要:党参为生活中常用的药食两用药材,具有补益作用,其中党参多糖为主要的活性成分之一,具有多种生物活性。近年来,很多学者在研究党参多糖治疗肠道相关疾病方面取得了显著进展。近期研究显示,肠道菌群可能是党参多糖治疗相关肠道疾病的潜在作用靶点。因此,本文就党参多糖对肠道微生物调节及肠道疾病作用的研究进行综述,以期为党参多糖作为益生元微生态制剂的开发和治疗肠道相关疾病提供一些理论依据和试验基础。
2023, 50(2):697-708. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220469
摘要:认知减退是脑老化的一个重要特征,随着年龄的增长,炎症反应增加、抗氧化能力下降、血脑屏障损伤及海马结构变化都与老年人认知功能减退有关。近年来,越来越多的研究发现伴随年龄增长而发生的肠道微生物组成变化也是影响老年认知功能的重要原因,并逐渐成为老年认知障碍的重要研究靶点。大量研究发现,肠道菌群可经肠脑轴对老年认知功能产生影响,不仅可以通过神经递质、迷走神经、神经内分泌、免疫调节等途径影响大脑记忆、情感及其他认知领域的功能,还可以通过影响β-淀粉样蛋白沉积、脂多糖水平及小胶质细胞的发育与成熟影响认知功能。本文综述了近年来有关肠道菌群和老年认知功能障碍的相关进展,以期为老年认知障碍相关疾病的防治与康复提供新的思路。
2023, 50(2):709-718. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220493
摘要:脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)目前尚无有效的治疗手段。脊髓损伤后,患者常伴有严重的胃肠功能障碍,严重影响患者的生活质量。研究发现,脊髓损伤后肠道菌群的紊乱和脊髓损伤后的胃肠道功能障碍密切相关。因此,本文围绕脊髓损伤后肠道菌群的变化,探讨肠道菌群在迷走神经、下丘脑-垂体-肾上腺和肠道菌群代谢物3个途径中发挥的作用,及与胃肠道炎症反应相关的研究进展。
2023, 50(2):719-728. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220502
摘要:肠道微生物被称为人体的“第二基因库”,对骨质疏松症的治疗具有良好的辅助作用。其主要通过肠上皮屏障、免疫系统、内分泌系统及肠道菌群代谢产物等途径在肠-骨轴的作用下影响肠道与骨代谢之间的联系。新型的肠道微生物靶向疗法如益生菌、益生元和膳食补充剂已被证明可有效预防骨质流失,但其长期疗效及安全性仍需进一步加强。因此,本文结合国内外研究进展,就微生物-肠-骨轴在骨质疏松症中的主要作用进行探讨,为骨质疏松症的治疗提供新的思路。
2023, 50(2):729-741. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220509
摘要:随着人口老龄化问题的加剧,骨质疏松症的高发生率降低了人们的生活质量。越来越多的证据表明,肠道微生物群与骨代谢联系密切,肠道微生物群稳态的破坏会导致宿主的病理生理反应,从而引起骨质疏松。通过研究两者之间的相互作用,或许能为骨质疏松症的预防及相关诊疗提供有价值的帮助。本文就目前肠道微生物与骨质疏松症相关机制和主要治疗的研究现状作一综述。
2023, 50(2):742-753. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220513
摘要:口腔微生物群落的动态平衡是维持口腔健康的关键因素。益生元是一类具有选择性、能够促进体内有益菌代谢增殖从而改善宿主健康的有机物质,主要通过调节口腔微生物生长代谢、抑制口腔菌斑生物膜形成、调节宿主免疫反应、参与硝酸盐-亚硝酸盐-一氧化氮代谢循环通路、调节氧化应激反应等途径调控口腔微生态,从而对口腔常见疾病,如龋齿、牙周病、口腔黏膜病的防治起到积极作用。本文主要就近年来益生元在口腔健康中的作用及相关机制的研究情况进行综述。
2023, 50(2):754-765. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220350
摘要:“食品微生物学”是面向食品类专业本科生开设的一门实践性很强的主干课程,具有较强的理论性和抽象性。针对“新工科”背景下该课程存在的思政教育有待进一步加强、学生创新能力不足和协同培养系统不够完善等突出问题,课程团队坚持“以学生为中心”,以培养科研素养和工程实践能力为目标,创设“一链三融,践行创新”线上线下混合模式,融合思政教育与课程教育、科学研究与课堂学习、区域产业与专业教学,将学科、产业优势转化为创新教学资源,提升“两性一度”,实现人才培养与思政教育同频共振,赋能食品学科创新人才培养。
2023, 50(2):766-776. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220505
摘要:随着国家对高职院校人才培养提出的新要求,以及信息技术的快速发展和生源多元化,陈旧的实践教学体系已不能满足需求。基于当前“微生物检验技术”课程教学中的问题,本课程组教学团队以工作岗位为引领,紧密结合企业人才需求,引入与生活相关案例,激发学生的学习兴趣;并对相关课程实验项目进行整合,建立了一个循序渐进、由浅入深的实验体系;同时加大实践课程的过程性考核比例,使学生重视每次实践教学。以上教学改革启发学生思维、激发兴趣,显著提高了教学质量,并培养了学生的科研素养,提升了综合素养,使学生毕业与就业“零距离”对接。
2023, 50(2):777-784. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220506
摘要:微生物学实验是生物工程专业的必修核心课程,结合学校“四位一体”育人理念,在布鲁姆教育目标体系中确立符合实验教学的课程目标,创新设计了知识、能力和思政三维课程目标。在高等教育的工程专业认证下,对连续三届“微生物学实验”课进行了持续改进,分析研究毕业指标达成度,提出了改进措施,具有实验教学研究和推广的价值。
2023, 50(2):785-787. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.237002
摘要:微生物资源是国家战略性生物资源,是支撑微生物学科发展与技术创新的重要基础。可直接开发为食品原料或用以酿造生产,也可作为服务农牧业生产菌剂产品或用于生产医疗药品和清洁能源,已经在工业、农业、食品、酿造、医药、能源及环境等领域得到广泛应用。近年来,随着生物技术及分子生物学等研究的发展,在微生物资源的分离、评价、保藏等方面都取得了较大进展。《微生物学通报》组织了本期“微生物资源:发掘、利用、展望与挑战”专栏,旨在展示微生物资源学领域的最新进展,加强微生物种质资源的发掘、利用,助力微生物资源学科和科技创新战略发展。
2023, 50(2):788-801. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220776
摘要:【背景】青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum, R.S)引发的姜瘟病是生姜产业发展的瓶颈问题。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi, AMF)与深色有隔内生真菌(dark septate endophytes, DSE)是两类重要的共生微生物。【目的】前期研究发现,AMF与DSE可提高生姜对姜瘟病的抗性,但其抗病机制尚不清楚,极大地限制了利用这两类共生真菌对该病的防治。【方法】在温室条件下做盆栽试验,以生姜组培苗为材料,设立接种AMF、DSE和不接种AMF、DSE的对照(CK)处理,并在上述处理下的植物生长4周后淋入病原菌液,病原菌接种1周后,通过测定菌根侵染率、发病率、叶绿素含量、光合指标、磷(P)含量、防御性酶活性及丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量,研究AMF和DSE互作对病原菌侵染后生姜生长和生理生化指标的影响。【结果】AMF和DSE分别使姜瘟病发病率降低了45.27%和52.04% (p<0.05)。AMF+DSE组合处理抑病效果更好,发病率较对照降低60.87% (p<0.05)。AMF、DSE及二者共同作用的防效分别为62.54%、59.02%和68.50%。植物防御性酶活性表明,AMF显著提高了生姜超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(peroxidase, POD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性,分别提高10.87%、1.15%、13.26%和0.14%;DSE显著提高SOD、POD、CAT和PPO活性,分别提高9.85%、17.47%、3.64%和0.67%;AMF与DSE互作显著提高SOD、POD、CAT和PPO活性,分别提高15.76%、18.19%、18.11%和14.93% (p<0.05);MDA含量在AMF、DSE和二者互作条件下分别显著降低了3.38%、9.31%和25.79% (p<0.05)。【结论】AMF和DSE对姜瘟病有较好的防效,不仅能提高生姜幼苗的抗病能力,还能促进其生长,且二者共存时效果最好。
田辉,马卓,陈嘉祎,杨晖,李云菲,范文广,任海伟,王永刚,崔丽娟
2023, 50(2):802-814. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220820
摘要:【背景】目前对于酸菜发酵的研究主要关注点是植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum),有关短乳杆菌(Lactobacillus brevis)在酸菜方面的研究报道很少。【目的】为了挖掘短乳杆菌的发酵性能并开发酸菜发酵剂,将2株短乳杆菌分别与1株植物乳杆菌进行组合并发酵酸菜,分析短乳杆菌对酸菜发酵品质的影响。【方法】分别测定短乳杆菌与植物乳杆菌的单菌株生长产酸性能、耐酸性及亚硝酸盐降解力,并将两菌种组合后发酵酸菜,分析1-7 d内酸度、乳酸菌活菌数、亚硝酸盐含量及酸菜质构特性的变化趋势。【结果】相较于短乳杆菌Lb-9-2,短乳杆菌Lb-5-3的生长和产酸速率较慢、酸耐受力较弱,但其亚硝酸盐降解力较强。两株短乳杆菌分别与植物乳杆菌Lp-9-1组合后产酸力显著增强,并在3 d时达到最低pH值(约3.10);植物乳杆菌Lp-9-1的添加使酸菜中总体乳酸菌生长延迟,在5 d时达到最高活菌数;组合菌种的样品中亚硝酸盐含量在1-7 d内变化较为平缓,前5天内两个组合之间差异不显著;接种乳酸菌会降低酸菜硬度和弹性,发酵 3 d时Lb-5-3/Lp-9-1组合的硬度最大,感官评价得分最高。【结论】短乳杆菌与植物乳杆菌组合后,可在3 d内获得亚硝酸盐含量低且其他综合性能较好的酸菜,但此时的短乳杆菌并未对组合菌的产酸力和亚硝酸盐降解力产生影响,而对酸菜硬度和感官性能具有一定作用。
2023, 50(2):815-831. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221024
摘要:【背景】桉树(Eucalyptus)青枯病危害严重,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)与桉树共生影响桉树对青枯病的抗性,而AMF响应桉树青枯菌侵染的机制仍不清楚。【目的】探索AMF响应桉树茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)的侵染机制。【方法】以非菌根化和异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌根化巨桉(Eucalyptus grandis)分别受茄科雷尔氏菌侵染0、24、48和96 h接种后(hour post-inoculated, hpi)的根系组织为研究对象,基于转录组测序筛选和鉴定菌根化巨桉根系中异形根孢囊霉响应茄科雷尔氏菌侵染的基因信息。【结果】与对应非菌根化桉树受茄科雷尔氏菌侵染的时间点相比,菌根化桉树中异形根孢囊霉响应青枯菌侵染显著差异表达基因为3 382-5 989个,随青枯侵染时间进程的增加,异形根孢囊霉特异性响应茄科雷尔氏菌侵染差异表达基因数量逐渐增多。茄科雷尔氏菌侵染24 hpi时,异形根孢囊霉显著富集共生体生长、孢子形成和凋亡信号通路、铁载体等相关基因;茄科雷尔氏菌侵染48 hpi时,异形根孢囊霉主要提高自身跨膜运输的能力,促进自身钾、氮等养分吸收与交换等;茄科雷尔氏菌侵染96 hpi时,异形根孢囊霉主要调控氧化还原反应和黄酮类等抗菌物质合成。【结论】菌根化桉树中AMF主要调控其生长加强生态位和营养(如氮、钾、铁)竞争、分泌抗菌物质、激活防御反应以响应青枯菌的侵染,所鉴定的相关基因信息为研究AMF-桉树-青枯菌互作机制提供一定的资源和参考。
2023, 50(2):832-844. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220846
摘要:微生物分布广泛、种类众多、功能多样,虽体积微小但功能强大,关乎人类的安全健康和生态的稳定发展,在整个地球生命系统中起着举足轻重的作用。17世纪以来,研究者们一直努力获得、了解和利用这些微生物,然而目前分离方法的局限性使得环境中绝大部分微生物仍不能被纯培养,严重阻碍了我们对微生物生命活动规律的认知。因此,如何分离获得这些仍未被培养出来的“暗物质”是微生物研究面临的严峻挑战和重大机遇。本文分析了环境中制约微生物分离培养的因素,综述未/难培养微生物可培养研究的最新进展,着重论述优化的传统培养方法及网络导向培养、膜扩散培养、微流控分选培养和细胞分选培养等新型技术的应用,并对未来研究进行展望,探索多技术联合使用策略,为未/难微生物资源的挖掘及开发利用提供借鉴。
2023, 50(2):845-856. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220898
摘要:三酮类除草剂是一类高效、广谱、高选择性的除草剂,能够有效地防除玉米地多种阔叶杂草和禾本科杂草。该类除草剂在土壤、水体中残留,易造成地表和地下水污染。有关研究表明,微生物降解有望成为解决该类除草剂残留的有效措施。本文分析了2种三酮类除草剂带来的生态效应,总结了已报道的微生物降解资源,简述了降解基因/酶的研究进展及可能的降解途径,为深入研究三酮类除草剂的生物降解提供一定的信息支撑。
2023, 50(2):857-873. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.220836
摘要:【背景】我国新疆地域辽阔,气候类型多样,具有多样性极高的特有微生物资源。【目的】基于文献统计学,探究新疆特殊环境微生物新种资源挖掘现状与趋势。【方法】以“Xinjiang”为关键词,在IJSEM等发表微生物新种的主流刊物上检索并筛选出2000-2021年22年间源自新疆地区的新种文献合计321篇共计348株新种用于本研究计量分析,使用VOS viewer对其关键词、发表时间、作者及单位进行可视分析。【结果】新种文献发表的数量整体呈现波动上升趋势,主要发文单位是云南大学和塔里木大学,高频关键词为土壤微生物,对全部新种的种属分类、分离获得的方法、潜在的应用价值进行归纳总结。【结论】根据文献统计学(bibliometrics)分析了新疆地区孕育的微生物新种资源概况及相关研究趋势,为将来系统性地开发新疆地区特有微生物种质资源提供参考。