2023, 50(9):3731-3746. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230188
摘要:【背景】肌醇是一种B族维生素,广泛应用于食品、医药、饲料等领域。微生物发酵法是最具前景的肌醇生产方法,但使用大肠杆菌生产的肌醇在食品及医药领域中的使用受到限制。毕赤酵母作为生物安全菌株是工业上生产异源蛋白的良好宿主,其本身含有天然的肌醇合成途径,具有被改造成为高效生产肌醇细胞工厂的潜力。【目的】通过代谢工程改造毕赤酵母工程菌株,降低副产物的生成并提高肌醇的产量。【方法】以实验室前期构建的产肌醇毕赤酵母工程菌株为出发菌株,确定副产物阿拉伯糖醇、核糖醇和甘露糖合成相关基因。通过关键基因敲除、发酵液中葡萄糖浓度控制降低副产物的产量。通过过表达甘油转运蛋白、甘油激酶和甘油-3-磷酸脱氢酶基因实现产肌醇毕赤酵母对甘油和葡萄糖的共利用,得到重组菌Z10。经过发酵条件优化,进一步提高Z10的肌醇产量。【结果】在最优条件下,重组菌Z10的肌醇产量达到36.7 g/L,是目前酵母类细胞工厂生产肌醇的最高值,副产物总产量与出发菌株相比降低了63.1%。【结论】在毕赤酵母中建立了降低阿拉伯糖醇、核糖醇和甘露糖合成的有效策略,并通过甘油、葡萄糖共利用及相对应的发酵条件优化提高了肌醇产量,为肌醇及其他高价值生物活性物质在毕赤酵母中的高效生产提供了重要参考。
田春苗,龙思琪,王健鑫,汪江琦,王定全,周圣凯,朱尚宁,曲武
2023, 50(9):3747-3770. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230002
摘要:【背景】海洋环境中分离到的微泡菌属菌株具有多糖降解能力,在环境中可以作为糖类代谢的重要执行者参与海洋碳循环过程。【目的】测定2株微泡菌属菌株的多糖降解活性,通过与微泡菌属其他菌株基因组比较分析2株菌的多糖降解基因特征。【方法】通过3,5-dinitrosalicylic acid (DNS)定糖法测定多糖降解活性,同时利用高通量测序技术对菌株基因组序列进行测定与组装,并与其他基因组注释结果进行比较分析。【结果】分离得到2株微泡菌属菌株YPW1和YPW16,二者均为潜在新种。结果表明,菌株YPW1能够降解琼胶、褐藻胶、果胶、几丁质、木聚糖、淀粉、普鲁兰等7种多糖,而菌株YPW16仅可降解淀粉和普鲁兰。基因组分析表明,YPW1具有上述7种多糖的降解酶基因,但菌株YPW16只具有淀粉酶与普鲁兰酶降解基因。相较于其他微泡菌属菌株,菌株YPW1多糖降解范围、多糖降解酶基因种类与丰度较高,但菌株YPW16多糖降解范围却较为狭窄。由此可知,多糖降解酶基因在微泡菌属基因组中的分布差异性较大。【结论】本研究为微泡菌属提供了2株潜在的新型菌株资源,为生物多糖降解提供了生化工具,也为研究微泡菌属菌株中多糖降解基因分布与相关菌属的生态功能奠定基础。
2023, 50(9):3771-3783. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221235
摘要:【背景】磁性纳米颗粒介导分离(magnetic nanoparticle-mediated isolation, MMI)技术是近年来发展起来的一种无须底物标记就能从复杂菌群中分离活性功能微生物的方法,目前尚无研究报道该技术应用于难降解污染物3,3',4,4'-四氯联苯(3,3',4,4'-tetrachlorobiphenyl, PCB77)。【目的】从土壤中筛选PCB77活性降解菌并研究其污染物降解特性。【方法】利用磁性纳米颗粒(magnetic nanoparticles, MNPs)富集原位活性PCB77降解菌群,通过高通量测序分析细菌群落变化,经平板筛选得到PCB77降解菌,并研究其对多氯联苯和多溴联苯醚的降解特性。【结果】基于MMI技术获取的富集培养液能够高效地转化PCB77,与对照组相比底物降解效率从6%提升至79.3%,同时该富集培养液中细菌物种多样性显著降低,群落组成发生明显变化。从对照组和MMI处理组中分别筛选到PCB77降解菌红球菌CT2和类芽孢杆菌MT2,发现红球菌为对照组中唯一的优势物种,而MMI处理组的优势物种由红球菌和类芽孢杆菌共同组成。菌株MT2对PCB77具有优异的降解能力,唯一碳源条件下对PCB77的降解率高达65.2%,接近于富集菌群的降解效果,并显著高于菌株CT2 (26.3%)。同时,菌株MT2也对多种多氯联苯和多溴联苯醚表现出相对更好的降解效果。【结论】通过MMI技术有效富集出PCB77的高效降解菌群,并从中筛选到多氯联苯高效降解菌Paenibacillus sp. MT2,为发展高效的多氯联苯污染土壤生物修复技术提供了理论参考。
2023, 50(9):3784-3799. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221248
摘要:【背景】功能作图(functional mapping)模型是基于统计方法的分析生物体动态复杂性状发育的全基因组作图方法,旨在定位性状发育过程中的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),将功能作图应用于微生物研究有助于解析复杂的互作过程。【目的】利用功能作图定位两种微生物在动态生长发育过程中发挥显著作用的QTL,通过基因功能注释找到影响微生物表型生长的基因。【方法】将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌各100个菌株单独培养和一一配对共同培养,将取得的各菌株生长丰度表型数据和单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)数据进行关联分析,找到同一物种在不同培养条件下对生长起作用的显著QTL。【结果】通过功能作图分析,在大肠杆菌中定位到217个QTL,金黄色葡萄球菌中定位到152个QTL;通过功能聚类和基因注释分析发现,QTL所在候选基因中金黄色葡萄球菌scdA、sdrC、sdrD、ftsA和大肠杆菌phr、nagC、eptA、ppsA、priA、flim基因对微生物的生长发挥了较大作用。【结论】本文借助功能作图定位了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在竞争互作中的关键基因,研究成果不仅为功能作图在微生物研究中的应用奠定了基础,更为解析微生物复杂的相互作用机制提供了新的思路。
2023, 50(9):3800-3817. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230014
摘要:【背景】水体环境分布广、流动性强,是耐药菌和耐药基因传播的主要媒介。【目的】了解北方污水厂大肠杆菌携带的耐药基因及可移动遗传元件情况。【方法】从北方污水厂筛选出一株多重耐药大肠杆菌,通过药敏试验进行耐药性检验,采用96孔板法测定菌株的最小抑菌浓度,利用酶标仪探究亚抑菌浓度抗生素对菌株生长的影响,并对菌株进行全基因组测序,对其携带的耐药基因及可移动遗传元件进行预测。【结果】大肠杆菌WEC对四环素、环丙沙星、诺氟沙星和红霉素具有耐药性,亚抑菌浓度的四环素、环丙沙星和诺氟沙星能够延缓或抑制菌株的生长。WEC菌株的基因组中包含一条大小为4 782 114 bp的环状染色体和2个大小分别为60 306 bp (pWEC-1)和92 065 bp (pWEC-2)的环状质粒。菌株共携带129个耐药基因,其中128个位于染色体上,在染色体上预测到原噬菌体、基因岛及插入序列的存在,部分可移动遗传元件携带有耐药基因。质粒pWEC-1中无耐药基因,pWEC-2含有1个耐药基因,在质粒基因组中预测到原噬菌体和插入序列。【结论】污水源大肠杆菌WEC是一株多重耐药菌株,其基因组中携带耐药基因和多种可移动遗传元件,具有发生耐药性转移的潜力。
2023, 50(9):3818-3832. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221254
摘要:【背景】细胞色素bd末端氧化酶存在于许多致病菌中,保护细菌免受各种不利环境应激的损害,促进多种致病菌的毒力,由于真核生物缺乏这种酶,被认为是开发新型抗菌药物的一个有前景的靶标,肺炎克雷伯菌(以下简称“肺克”)中末端氧化酶的作用至今尚不清楚。【目的】探究末端氧化酶CyxA在肺炎克雷伯菌中的生物学功能。【方法】构建cyxA基因无痕缺失株与回补株,通过体外实验比较野生株WT及敲除株ΔcyxA的生长能力、生物被膜和荚膜合成能力、对不同环境因素(酸性、高渗、氧化、还原)及抗生素的抵抗力,同时结合体内感染实验分析CyxA对肺克致病性的作用。【结果】缺失cyxA基因后肺克体外有氧生长能力明显降低,生物被膜和荚膜合成能力无差异,对pH 5.5、1.9%氯化钠、过氧化氢、β-巯基乙醇和部分β-内酰胺类及氨基糖苷类抗生素的抵抗力降低。通过小鼠滴鼻实验发现缺失cyxA基因后肺克的致病性降低。【结论】本研究首次证实末端氧化酶CyxA促进肺克有氧生长,增强该菌对酸性、高渗、氧化还原环境及部分抗生素的抵抗力,从而增强肺克的致病性。该研究为进一步阐明末端氧化酶对肺克致病性的分子机制奠定基础,为后续开发靶向肺克末端氧化酶的新型抗菌药物提供参考。
2023, 50(9):3833-3847. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221155
摘要:【背景】有些稀有皂苷具有较好的药理活性,寻找活性高和专一性好的糖苷酶可能实现稀有皂苷的定向制备。嗜糖黄杆菌中含有丰富且未被表征的糖苷酶基因是寻找新酶的潜在来源。【目的】从嗜糖黄杆菌中发现活性高和专一性好的糖苷酶,用于制备稀有人参皂苷。【方法】重组表达嗜糖黄杆菌中15个假定的葡萄糖苷酶基因,系统研究重组酶的性质和功能,筛选可用于制备稀有皂苷的酶,利用薄层层析法和高效液相色谱法鉴定转化产物。【结果】从嗜糖黄杆菌中获得3种活性较好的β-葡萄糖苷酶,即SA2629、SA0236和SA2851。其中,SA2629具有最高的比酶活(78.7 U/mg)和催化效率[kcat=(27.38±1.40) s−1],且SA2629能同时水解人参皂苷C-20位上的β-1,6-葡萄糖苷键和C-3位直接与苷元相连的葡萄糖苷键。SA2851和SA0236只对C-20位上的β-1,6-葡萄糖苷键具有水解活性,其中SA0236活力高。将SA2629和SA0236与课题组前期获得的一种β-1,2-葡萄糖苷酶分别组合,可以将高含量人参皂苷Rb1完全转化成稀有皂苷CK和F2。【结论】获得了可用于制备稀有人参皂苷的糖苷酶,填补了嗜糖黄杆菌β-葡萄糖苷酶研究的空白。
2023, 50(9):3848-3865. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230144
摘要:【背景】藜麦作为风靡全球的功能性食品,其种子内生非洲哈茨木霉的研究尚未见报道。【目的】从藜麦种子中筛选出有抑菌活性的内生真菌,分析其抑菌和促生作用。【方法】通过形态学及ITS、tef1和rpb2基因序列等方法对筛选出的内生真菌进行鉴定;采用平板对峙和平板倒扣等方法测定内生真菌的抑菌活性;利用盆栽试验测定内生菌株对藜麦生长的影响。【结果】综合形态学特征和系统发育分析结果,确定菌株LMNS-M9为非洲哈茨木霉(Trichoderma afroharzianum)。30 ℃、pH 5.0和镁离子适宜菌株LMNS-M9菌丝生长和产孢;葡萄糖、乳糖、蛋白胨、磷酸二氢钾适宜菌株LMNS-M9菌丝生长;葡萄糖、硝酸铵、磷酸氢二钾适宜菌株LMNS-M9产孢。菌株LMNS-M9对Botrytis cinerea、Ascochyta caulina、Fusarium citri、Alternaria alternata和Trichothecium roseum的抑制率分别为12.53%、51.96%、52.38%、59.25%和62.04%,挥发物的抑制率分别为35.86%、61.54%、33.33%、41.95%和59.09%。菌株LMNS-M9可接触或缠绕病原菌(B. cinerea、A. caulina、F. citri、A. alternata)的菌丝,致使其断裂、消解。盆栽试验发现,菌株LMNS-M9可促进藜麦种子提前2 d萌发,并使幼苗根长、地下部鲜重和地下部干重分别增加71.88%、104.66%和68.89%。【结论】从藜麦种子中分离的内生真菌鉴定为非洲哈茨木霉(T. afroharzianum),能抑制5种病原菌,同时可促进藜麦出苗和根系生长,具有较好的生防潜力。
2023, 50(9):3866-3880. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221241
摘要:【背景】噬菌体鸡尾酒可作为一种杀灭猕猴桃溃疡病病原菌(Pseudomonas syringae pv. actinidiae, Psa)的生物制剂,但关于噬菌体鸡尾酒在田间的防治效果和对猕猴桃植株叶际内生细菌群落结构影响的研究依然较少。【目的】探究噬菌体鸡尾酒在田间防控猕猴桃溃疡病的效果,以及噬菌体鸡尾酒对猕猴桃茎内叶际细菌微生态的影响。【方法】使用猕猴桃溃疡病病原菌感染健康植株,对比施用噬菌体鸡尾酒和传统铜制剂后溃疡病的发病情况,利用高通量测序技术分析猕猴桃叶际内生细菌群落结构的变化。【结果】与铜制剂相比,噬菌体鸡尾酒可更有效地控制猕猴桃溃疡病,改变叶际细菌群落的丰富度与多样性,增强群落结构的稳定性,改善群落物种功能基因丰度情况,一定程度使叶际细菌群落恢复至健康状态。【结论】噬菌体鸡尾酒在杀灭病原菌的同时具有良好的微生态调节功能,在猕猴桃溃疡病的生物防治中具有巨大的应用潜力。
2023, 50(9):3881-3898. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221212
摘要:【背景】解析植物微生物群落结构是利用微生物组工程强化植物抗生物和非生物胁迫水平、提高农林产品质量和品质的基础。固氮根瘤是沙棘具有抗旱、抗寒和抗贫瘠等多种优良生物性状的关键。【目的】比较分析沙棘根际土和根瘤内细菌群落结构的组成及影响因素,为揭示沙棘-弗兰克氏菌共生和植物-微生物互作协同抗逆机制提供理论基础。【方法】从辽宁、陕西和山西采集样品,通过16S rRNA基因V3–V4可变区的高通量测序技术,采用生物信息学方法比较分析沙棘根际土和根瘤内细菌群落组成和丰度差异,并探索土壤土理化性质对根际土细菌群落结构的影响。【结果】沙棘根际土和根瘤内的细菌群落均以放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)为主要优势菌门,且根瘤内弗兰克氏菌属(Frankia)为绝对优势菌属;根际土前10个优势菌门的丰度在三地样品间均存在显著差异,仅存在唯一共有的优势菌属(鞘氨醇单胞菌属,Sphingomonas),且前35个优势属中有27个属在三地间存在明显丰度差异;土壤pH和速效钾是沙棘根际土细菌群落多样性的主要影响因子;根瘤内优势门和属在三省份间存在高度的保守性,仅异根瘤菌属(Allorhizobium)存在显著丰度差异;受宿主选择的影响,根际土和根瘤内细菌多样性和丰富性存在不完全的统一性。【结论】沙棘根际土细菌群落多样性受土壤pH和速效钾的强烈影响,沙棘根瘤通过自宿主选择从根际土中筛选获得相对保守和稳定的细菌群落。
2023, 50(9):3899-3911. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221153
摘要:【背景】青海高原特殊生境孕育着特殊适生性的微生物资源。【目的】探究适生于高原生境的芽孢杆菌对高寒牧草的促生防病效应。【方法】以分离自青海海西州大格勒干旱沙地白刺(Nitraria tangutorum)根围的Bacillus halotolerans DGL6为研究材料,测定其对“青麦7号”的促生防病效应。分别以浸种、灌根的方法测定其对“青麦7号”种子萌发及幼苗生长的效应,并测定12 d内幼苗生理指标的变化;测定菌株DGL6抑制“青麦7号”幼苗离体叶片感染病原真菌活性;以平板对峙法测定其对病原真菌的抑制率;以透明圈法检测其产抑菌相关水解酶活性。【结果】菌株DGL6对“青麦7号”种子萌发及幼苗生长具有显著的促生效果,种子萌发的芽长、根长及鲜重分别提高27.26%、23.03%和45.42%,12 d内幼苗的株高、根长、鲜重分别显著提高33.42%、107.85%和95.24%,叶绿素、可溶性糖及可溶性蛋白含量显著增加,丙二醛含量下降;喷施DGL6菌悬液可明显抑制小麦赤霉菌在“青麦7号”离体叶片上的生长;菌株DGL6对小麦赤霉菌(Fusarium graminearum)表现出显著拮抗活性(抑菌圈平均直径为18 mm);菌株DGL6在4种水解酶检测培养基上均形成明显透明圈,表明其具有分泌纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和b-1,3-葡聚糖酶的能力。【结论】本研究为促进高原作物“青麦7号”的生长、提高其抗病性提供了优异菌株及理论依据。
2023, 50(9):3912-3927. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221162
摘要:【背景】内生真菌印度梨形孢(Piriformospora indica)定殖植物可以显著促进植物生长发育。miRNA已被证实在植物体的生长发育中具有调控作用。【目的】揭示印度梨形孢定殖大麦促进大麦生长发育过程中miRNA对印度梨形孢定殖的响应及对大麦生长发育的调控作用。【方法】提取大麦总RNA,实施转录组测序并进行序列比对与数据挖掘;使用高效液相色谱检测大麦生长素等激素水平变化。【结果】印度梨形孢对大麦有显著促生作用;全转录组测序结果显示:印度梨形孢侵染3 d较空白对照有18个差异表达的miRNA,其中11个miRNA上调、7个miRNA下调;侵染7 d与空白对照相比24个差异表达的miRNA,其中11个miRNA上调、13个miRNA下调;侵染3 d与侵染7 d相比有3个miRNA上调、6个miRNA下调。GO功能富集分析与KEGG通路分析显示,差异表达miRNA的靶基因主要参与转录、细胞分裂、生长素信号的感知和转导、光合作用和激素刺激响应。靶基因所参与的途径与大麦生长发育密切相关,暗示miRNA对印度梨形孢定殖过程做出了积极响应。代谢产物分析表明miRNA参与的调控路径的代谢产物发生改变。【结论】本研究以miRNA为入手点,探究了miRNA对大麦生长发育的调控机制,为揭示印度梨形孢的促生机制提供了新的研究方向。
2023, 50(9):3928-3938. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221214
摘要:【背景】植物内生菌往往产生与植物相同、相似或新颖的次生代谢产物,丁香具有广谱优异的抗菌活性,可从中分离到强抑菌作用的内生细菌。【目的】筛选抑制姜瘟病菌的丁香内生细菌并分离其活性成分。【方法】牛津杯法筛选拮抗内生细菌;根据16S rRNA基因序列鉴定菌株;有机溶剂萃取、硅胶柱层析和薄层制备色谱分离活性成分;测定1H NMR、13C NMR和DEPT (135°)并对分离的活性成分进行结构鉴定;滤纸片法和菌丝生长速率法测定活性成分抑菌活性。【结果】共分离到112株丁香内生细菌,从叶中分离最多,占37.4%。其中17株对姜瘟病菌有抑制,DX78菌株抑制作用最好,经鉴定为死亡谷芽孢杆菌,并从其发酵液中追踪分离到邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate, DBP)。DBP对姜瘟病菌、猕猴桃溃疡病菌的MIC分别为0.3 mg/disc、0.25 mg/disc;其还可抑制多种植物病原真菌,特别对苹果炭疽叶枯病菌、番茄灰霉病菌和苹果腐烂病菌的抑制EC50仅分别为3.751、18.568和22.019 µg/mL。以苹果炭疽叶枯病菌为靶标菌,戊唑醇抑制毒力约为DBP抑制毒力的4.5倍,DBP抑制毒力约为多菌灵抑制毒力的12.5倍。【结论】丁香抗病内生细菌丰富,从死亡谷芽孢杆菌DX78中分离的DBP对苹果炭疽叶枯病菌抑制作用强,值得进一步研究。
2023, 50(9):3939-3951. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221223
摘要:【背景】木霉是自然界中常见的纤维素和半纤维素降解菌,在农业废弃物降解中具有重要应用潜力。【目的】筛选可在低温环境降解玉米秸秆的木霉菌株。【方法】测定31种木霉111个菌株在低温下的生长状况、水解纤维素和木聚糖产生的透明圈直径及部分菌株对玉米秸秆的相对降解率(relative degradation rate, RDR);利用DNS法测定不同RDR代表菌株的纤维素滤纸酶(filter paper cellulase, FPase)、羧甲基纤维素酶(carboxymethyl cellulase, CMCase)和木聚糖酶(xylanase)活性,并分析它们在不同发酵阶段的酶活与秸秆降解率的关系。【结果】在10 ℃和5 ℃培养分别有100株和42株供试菌株能够生长,在15 ℃均能生长,其中19个菌株培养6 d产生的水解纤维素和木聚糖产生的透明圈直径大于60 mm、培养10 d对玉米秸秆的RDR为0.45%-8.09%;菌株9145、TC425、TC505和8987的FPase、CMCase和xylanase活性随着培养时间呈现动态变化,其中前两者的活性变化趋势基本一致,与RDR的关系密切。【结论】钩状木霉、西蒙斯木霉、深绿木霉和深褐木霉菌株在低温条件下对玉米秸秆具有较高的降解能力,将为后续玉米秸秆腐熟剂开发、降解机理研究及秸秆资源化利用提供种质资源。
2023, 50(9):3952-3969. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230009
摘要:【背景】黏细菌是一类具有多细胞群体行为特征的高等原核生物,其对植物病原真菌和细菌的捕食特性使其在植物病害防治方面具有重要的应用潜力。【目的】探究乌鲁木齐天山大峡谷原始森林可培养黏细菌的多样性并分析其抗菌活性,为发掘黏细菌生防菌株奠定基础。【方法】以天山大峡谷原始森林采集的土样和腐木为分离材料,采用兔粪诱导法和被捕食菌诱导法从中分离纯化黏细菌菌株,结合形态学观察、生理生化测定和16S rRNA基因序列分析确定其分类地位,并以6种植物病原真菌[大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)、尖孢镰刀菌萎蔫专化型(Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum)、拟轮枝链孢霉(Fusarium verticillioides)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、黄色镰刀菌(Fusarium culmorum)、细极链格孢菌(Alternaria tenuissima)]和1种植物病原细菌[梨火疫病菌(Erwinia amylovora)]为靶标菌,通过平板对峙法和菌苔捕食法测定其抗菌活性。【结果】从采集的样品中分离出70株菌株,经纯化后获得36株黏细菌纯培养物。经鉴定隶属于4个属,黏球菌属(Myxococcus) 30株、孢囊杆菌属(Cystobacter) 3株、珊瑚球菌属(Corallococcus) 2株和原囊菌属(Archangium) 1株。抗菌活性分析显示,本研究获得的36株黏细菌至少对2种植物病原真菌有抗菌活性,表现出广谱的抗真菌活性,初步筛选出一株菌株NSE37-1兼具广谱和高效抗真菌活性;供试的15株黏细菌对梨火疫病菌均具有捕食活性,初步筛选出一株对梨火疫病菌具有较强捕食能力的黏细菌菌株NSE25。【结论】天山大峡谷可培养黏细菌资源比较丰富,黏球菌属是该地区可培养黏细菌菌群中的优势菌。分离纯化出的黏细菌菌株均表现出广谱的抗植物病原菌活性,具有进一步研究和开发的潜在价值。
2023, 50(9):3970-3982. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230021
摘要:【背景】烟草特有亚硝胺(tobacco-specific nitrosamines, TSNAs)是烟草于调制和发酵阶段产生的一类致癌物质,由烟草生物碱与氮氧化物发生亚硝化反应生成,生物碱和亚硝酸盐是TSNAs的直接前体物质。【目的】发掘适用雪茄高温发酵且显著降低TSNAs形成与积累的微生物。【方法】以TSNAs前体物质亚硝酸盐的高效降解为目标,对从雪茄烟叶分离得到的烟草源微生物菌株进行高温培养、亚硝酸盐降解及亚硝酸盐耐受能力研究,得到可于50 ℃高效降解亚硝酸盐及耐受高浓度亚硝酸盐的微生物菌株,将菌株应用于雪茄烟叶高温发酵35 d,对发酵前后亚硝酸盐、TSNAs、常规化学成分和中性香味成分含量进行测定,分析菌株在雪茄烟叶发酵中对TSNAs含量及烟叶品质的影响。【结果】获得了3株于50 ℃高效降解亚硝酸盐的菌株NY7、NY8和NY9,分别鉴定为莫海威芽孢杆菌(Bacillus mojavensis) NY7、耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans) NY8和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) NY9,其中B. halotolerans NY8亚硝酸盐降解能力最为显著。添加了菌株NY8的雪茄烟叶发酵过程中亚硝酸盐和TSNAs含量均显著降低,亚硝酸盐含量减少96.86%,TSNAs总量减少67.14%,烟碱的下降幅度明显高于空白组。中性香味成分总量(除新植二烯外)略有升高。【结论】该菌株适用于雪茄烟叶高温发酵,并高效降解亚硝酸盐,有效减少TSNAs的形成和积累,对雪茄烟叶减害具有重要的科学价值和应用潜力。
2023, 50(9):3983-3996. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230063
摘要:【背景】白术是十分重要的大宗药材之一,在其种植过程中一直受到土壤肥力不足导致农药化肥大量施用的困扰。【目的】从白术中分离纯化出对白术生长发育具有促进作用的微生物,为白术生物肥料的制备提供材料基础。【方法】采用钼锑抗比色法和Salkowski比色法等测定菌株溶解无机磷和产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)的能力;使用灌根法测定供试菌株对植株生长发育的影响;通过形态学和生理生化的方法,结合16S rRNA基因测序技术对供试菌株进行分类鉴定;使用响应面法优化菌株的培养条件。【结果】分离获得一株对白术具有促生作用的菌株BZ-8,解磷能力和产IAA能力可达到4.89 mol/L和45.52 μg/mL,16S rRNA基因测序长度1 363 bp,系统发育树分析确定菌株BZ-8为粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens);菌株发酵液对白术苗期的生长有明显的促进作用;优化后的发酵培养条件为(g/L):麦芽糖5.0,牛肉膏3.0,酵母提取物5.0,胰蛋白胨10.0,柠檬酸钠5.0,培养基初始pH 7.01,培养温度30.4 ℃,摇床转速180 r/min。【结论】白术内生菌粘质沙雷氏菌BZ-8能够解磷和产IAA,对白术具有明显的促生作用,本研究确定了菌株BZ-8的培养条件。
2023, 50(9):3997-4009. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230069
摘要:【背景】药用植物内生真菌产生的次生代谢产物具有多种抗菌活性,因而具有生防菌开发潜力。【目的】鉴定一株对葫芦科刺盘孢(Colletotrichum orbiculare)有抑菌活性的‘海螺’望春花内生真菌EF-WCH-51,并确定其主要抑菌活性成分。【方法】根据形态特征并结合分子序列鉴定EF-WCH-51菌株,利用生长速率法确定EF-WCH-51抑菌活性,并采用半制备型HPLC、HPLC-MS/MS对其活性成分进行分离鉴定。【结果】供试菌株EF-WCH-51为丝枝蜡蚧菌(Lecanicillium aphanocladii),其发酵液粗提物对葫芦科刺盘孢菌丝生长具有较强抑制作用,EC50为0.086 2 mg/mL;抑菌活性组分A (0.085 0 mg/mL)对葫芦科刺盘孢抑制率达到76.08%,通过查询MS、MS/MS数据库以及与相关文献对比,确定该化合物为卵孢菌素(oosporein)。【结论】本研究发现丝枝蜡蚧菌对葫芦科刺盘孢具有较好的抑菌活性,其主要抑菌活性成分为卵孢菌素,具有作为瓜类炭疽病生防菌株的潜力。
2023, 50(9):4010-4020. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221249
摘要:【背景】菌种退化是草菇生产中面临的难题,探究一种简单高效的复壮方法是草菇产业亟须解决的问题。【目的】探讨外源添加5种矿质元素对草菇退化菌株的菌丝性状和活性氧(reactive oxygen species, ROS)清除能力的影响。【方法】筛选出5种矿质元素的最佳浓度并添加于PDA培养基中,测定草菇菌落形态、菌丝生长速度、菌丝生物量、ROS含量、抗氧化酶活性及抗氧化物质含量。【结果】MnSO4、Na2SeO3、CaSO4、FeSO4可有效提高草菇退化菌株D1和D2的菌丝生长速度和生物量;降低O2·−、H2O2等ROS的含量,并增加还原型谷胱甘肽(glutathione, GSH)、氧化型谷胱甘肽(glutathione disulfide, GSSG)的含量及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX)、谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase, GR)等抗氧化酶的活力;而ZnSO4对D1、D2的菌丝性状和ROS清除能力影响不显著。【结论】外源添加MnSO4、Na2SeO3、CaSO4、FeSO4可有效提高草菇菌丝生长和活性氧清除能力,其中MnSO4的效果最佳。
2023, 50(9):4021-4044. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230162
摘要:【背景】商业酵母的使用造成葡萄酒同质化问题严重,发掘优良本土酿酒酵母具有十分重要的意义。【目的】从168株宁夏本土酿酒酵母菌株中筛选出性能优良、具有出色葡萄酒发酵能力的菌株。【方法】基于杜氏管发酵试验和乙醇、高糖等耐受性试验分析产H2S能力及生长曲线测定的方法,筛选出发酵力好、耐受性强、低产H2S的本土酿酒酵母进行赤霞珠葡萄酒发酵试验,测定葡萄酒样基础理化指标、酚类物质和挥发性成分,探究筛选出的酿酒酵母发酵特性。【结果】初步筛选出发酵快速,能适应13%乙醇、350 g/L葡萄糖、250 mg/L SO2、pH 1.0的生存环境且低产H2S的4株本土酿酒酵母YC-E8、QTX-D17、QTX-D7、YQY-E18。菌株YC-E8产甘油能力强,所发酵酒样香气与商业酵母XR、F33最为接近,适用于赤霞珠葡萄酒的发酵。菌株QTX-D17发酵酒样中酒精、单宁、总酚和花色苷含量最高,表现出本土酿酒酵母优良的发酵特性。菌株QTX-D7所发酵酒样香气中乙酸乙酯、辛酸乙酯、1-壬醇等物质含量较高,赋予了葡萄酒香蕉味、苹果味、菠萝味、椰子味等愉悦花果香。【结论】最终筛选出3株优良本土酿酒酵母QTX-D17、YC-E8和QTX-D7,其酿酒特性风格不一,有潜力酿造产区特色葡萄酒,为宁夏贺兰山东麓产区的酿酒微生物资源开发提供参考价值。
刘佳艳,杨晓敏,陈幽幽,陈鹏至,吕为,王成凤,刘夏,张实润,董杰,李宗菊
2023, 50(9):4045-4062. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230003
摘要:【背景】兰茂牛肝菌(Lanmaoa asiatica)等外生菌根真菌的子实体形成和发育机制仍然未知。【目的】揭示调控子实体发育的关联物质。【方法】同时运用核磁共振、气相质谱和液相质谱3种代谢组学技术,分析兰茂牛肝菌纯培养8 d原基(Y8)与野生子实体(Z0)的小分子物质。【结果】Y8及Z0分别共指认出451、473种化合物;Y8 vs. Z0,有362种显著或极显著上调(206种)及下调(156种)差异物质,其涉及47条调控通路。【结论】推测通过9条主要通路完成物质的深度转化及调控,极显著上调及下调差异物质如牛肝菌素可能对子实体的发育起着一定的调控作用,3种方法互相补充扩大了检测的泛度及灵敏度,这为探究兰茂牛肝菌子实体发育机理及人工培养提供了一定的理论参考。
李倜,胡昕,张潇月,杨晨曦,李静,曹雪笛,石雪雪,邹立扣,赵珂
2023, 50(9):4063-4077. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230097
摘要:【背景】大熊猫数量稀少、繁殖困难,在其生长过程中极易感染消化系统疾病甚至死亡。【目的】分析圈养大熊猫肠道可培养乳酸菌的群落结构与功能,筛选具有益生特性的乳酸菌菌株,为大熊猫消化系统疾病的预防和肠道微生物研究提供理论参考及菌种资源。【方法】采用3种培养基分离大熊猫粪便中的乳酸菌,通过革兰氏染色镜检和过氧化氢试验对分离的菌株进行初步鉴定,基于BOXA1R-PCR图谱遗传多样性选取代表菌株进行16S rRNA基因测序分析并进行主成分分析(principal component analysis, PCA),同时分析乳酸菌菌株安全性和益生特性。【结果】通过初步鉴定共分离获得58株乳酸菌,根据BOXA1R-PCR结果挑选20株菌进行测序,结果显示20株菌分属于明串珠菌属(Leuconostoc)、肠球菌属(Enterococcus)、魏斯氏菌属(Weissella)和链球菌属(Streptococcus)这4个属,主成分分析结果表明不同年龄段的大熊猫肠道乳酸菌群落结构存在差异。20株乳酸菌均不溶血,17株乳酸菌对11种抗生素均敏感;11株菌耐pH值2.0酸性条件,14株菌对0.3%的胆盐具有良好的耐受性。5株菌SW-51、SW-48、MQ-41、SW-58和MX-23对3种指示菌均具有抑菌效果,50%以上的供试菌株具有自凝聚和共凝聚能力,3株菌的产酸和生长速率较一致,其中乳酸明串珠菌(Leuconostoc lactis) MX-23生长最快且产酸能力最强。【结论】大熊猫肠道内蕴藏着丰富的乳酸菌资源,其结构与组成受其年龄影响,具有较好的益生特性和应用前景。
2023, 50(9):4078-4089. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230293
摘要:【背景】开发、筛选优良益生菌菌种是当下畜牧业的研究热点,益生菌的潜在功能也被广为挖掘。【目的】分离、筛选具有良好耐受性且高产胞外蛋白酶的菌株,研究其生物学特性和酶学性质,为后续微生物蛋白酶的制备和微生态制剂的开发提供菌种资源。【方法】采集健康水貂新鲜粪便,配制酪蛋白培养基初筛和优化Folin-酚法复筛,对筛选菌进行生物学特性研究,获得产蛋白酶能力较强、耐受性较优的菌株,并进行常规鉴定和分子生物学鉴定,最后对蛋白酶酶学性质进行研究。【结果】筛选得到一株高产蛋白酶、耐受性较优的芽孢杆菌,经鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),编号为3。在初始发酵培养基条件下,酶学性质研究结果表明,该蛋白酶的最适反应温度为70 ℃,最适反应pH值为9.0,最佳金属离子激活剂为K+,Cu2+和Fe2+对酶活力有明显的抑制作用,在20%浓度的有机溶剂作用时蛋白酶未变性失活。【结论】从水貂粪便中分离获得一株具有良好的生物学特性、酶学性质和碱性蛋白酶活性的枯草芽孢杆菌,为该菌株在实际生产应用中提供了基础保障。
刘洁,伍茜,丁慧,李依濛,付文龙,周磊,程建国,吴杰,杨凯惟,罗燕
2023, 50(9):4090-4108. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230359
摘要:【背景】细菌性疾病是林麝规模化养殖的重要制约因素,蜡样芽孢杆菌曾在林麝化脓灶中检出,但是目前对林麝源蜡样芽孢杆菌的研究报道很少。【目的】对分离自病死林麝肝脏中的一株疑似蜡样芽孢杆菌进行分离鉴定和全基因组序列分析,为林麝相关疾病的防治奠定基础。【方法】将病原菌纯化培养后,对病原菌进行生化试验、药敏试验和小鼠致病性试验;并通过第3代单分子测序技术进行全基因组测序,根据测序结果进一步评估物种间的亲缘关系,并进行基因功能注释和遗传进化分析。【结果】该病原菌经平均核苷酸相似度分类和系统发育树分析属于蜡样芽孢杆菌群,生化结果符合蜡样芽孢杆菌的一般特征,将分离菌株命名为SCBCM001。该菌株对小鼠的半数致死量为8.3×107 CFU,对大多数β-内酰胺类、四环素和磺胺异噁唑耐药,对氨基糖苷类、头孢氨苄、头孢哌酮和亚胺培南等药物敏感;全基因组测序结果表明该菌株的染色体大小为5 292 570 bp,GC含量为35.37%,多位点序列分型显示该菌株属于ST427序列类型。在菌株SCBCM001基因组内发现hblA、hblC、hblD、nheA、nheB、clo和cytK等多种毒力因子,同时菌株携带对β-内酰胺类、万古霉素和四环素等多种药物的耐药基因,与耐药表型不完全相符。菌株SCBCM001基因组还包含6个质粒,其中一个质粒上存在一个较完整的噬菌体区域。【结论】该研究分离了林麝源蜡样芽孢杆菌并对其进行了全基因组测序及分析,为林麝细菌性疾病防治和治疗提供了参考依据。
2023, 50(9):4109-4124. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221215
摘要:【背景】鼠传疾病是对人类危害较大的一种人兽共患病,全球化使得鼠传疾病流行区域不断扩大,出现了多种新发鼠传疾病的发生及旧传染病的复燃。【目的】调查新疆阿勒泰地区常见的鼠传致病菌在啮齿动物中的流行状况,为当地自然疫源性疾病防控提供科学依据。【方法】采用夹夜法捕获啮齿动物,无菌收集其脾脏和肾脏组织,提取基因组DNA。应用TaqMan探针法的荧光定量聚合酶链式反应(quantitative polymerase chain reaction, qPCR)检测巴尔通体(Bartonella spp.)、问号钩端螺旋体(Leptospira interrogans)、恙虫病东方体(Orientia tsutsugamushi)、莫氏立克次体(Rickettsia mooseri)、嗜吞噬细胞无形体(Anaplasma phagocytophilum)和土拉弗朗西斯菌(Francisella tularensis) 6种常见的鼠传致病菌。采用16S rRNA基因的通用引物进行常规PCR扩增后,应用Illumina测序和Nanopore测序进一步检测致病菌,同时对脾脏组织进行巴尔通体体外分离培养。比较qPCR、16S rRNA基因测序和分离培养的结果。【结果】共捕获啮齿动物8种66只,其中,乌拉尔姬鼠(Apodemus uralensis) 31只,占捕获总数的46.97%,其余为褐家鼠(Rattus norvegicus)、小家鼠(Mus musculus)等。qPCR检测常见的鼠传致病菌感染率为巴尔通体31.80% (21/66)、问号钩端螺旋体1.50% (1/66)、恙虫病东方体1.50% (2/66)、莫氏立克次体3.00% (1/66)和土拉弗朗西斯菌13.60% (9/66),未检出嗜吞噬细胞无形体。16S rRNA基因Illumina测序分析通过质控的23份样品检测出致病菌,以巴尔通体为主;16S rRNA基因Nanopore测序分析通过质控的11份样品检测出巴尔通体,其他5种常见的鼠传致病菌未检出。有11份脾脏组织分离培养出巴尔通体,感染率为16.67% (11/66)。【结论】新疆阿勒泰地区的啮齿动物可携带巴尔通体等多种鼠传致病菌,应关注并加强该地区相关传染病的防治工作。qPCR、细菌分离培养、16S rRNA基因测序3种检测方法可互相补充,更全面地了解当地啮齿动物携带致病菌的状况。
2023, 50(9):4125-4140. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221234
摘要:【背景】朱鹮是我国国家一级保护动物,属于世界上最濒危的鸟类之一。对朱鹮肠道微生物的多样性和产胞外酶活性进行分析,可为朱鹮种群数量恢复提供思路。【目的】了解朱鹮肠道微生物的多样性,测定其产胞外酶活性。【方法】采用纯培养的方法获得朱鹮肠道微生物,通过革兰氏染色和生理生化鉴定,结合16S rRNA基因扩增和序列分析对细菌进行鉴定。使用水解圈法筛选产淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶的菌株。【结果】从人工喂养的朱鹮新鲜粪便中共分离到296株细菌,共计2个门11个属。变形菌门(Proteobacteria) 236株,占分离总数的79.73%,分别为:埃希氏菌属(Escherichia) 137株,占分离总数的46.28%;哈夫尼亚菌属(Hafnia) 39株,占分离总数的13.18%;变形菌属(Proteus) 28株,占分离总数的9.46%;柠檬酸杆菌属(Citrobacter) 23株,占分离总数的7.77%;气单胞菌属(Aeromonas) 6株,占分离总数的2.03%;肠杆菌属(Enterobacter) 1株,占分离总数的0.34%;志贺菌属(Shigella) 1株,占分离总数的0.34%;克雷伯菌属(Klebsiella) 1株,占分离总数的0.34%。厚壁菌门(Firmicutes) 60株,占分离总数的20.27%,分别为:肠球菌属(Enterococcus) 33株,占分离总数的11.15%;库特氏菌属(Kurthia) 14株,占分离总数的4.73%;芽孢杆菌属(Bacillus) 13株,占分离总数的4.39%。优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)中的埃希氏菌属(Escherichia),占细菌总数的46.28%。经过生理生化鉴定,每个菌株生理生化鉴定出的种属与各自的16S rRNA基因鉴定出的种属相一致。产酶活力分析结果显示有238株产蛋白酶、25株产脂肪酶、24株产淀粉酶、15株产纤维素酶,分别占分离总数的80.41%、8.45%、8.11%和5.07%。【结论】朱鹮肠道微生物分离出的细菌可分为2门11属,优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)中的埃希氏菌属(Escherichia),占细菌总数的46.28%;产酶活性分析显示,80.41%的菌株具有产蛋白酶能力。
张阳阳,万强,牛得权,苗森,蒋富凤,刘翔,曲晓莹,张菊梅,蔡芷荷,陈博,吴清平
2023, 50(9):4141-4153. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230227
摘要:【背景】猪水肿病大肠杆菌引发的疾病造成了很大的危害,但现有培养基存在培养密度低的问题。【目的】研制出高抗原活性猪水肿病大肠杆菌疫苗培养基。【方法】以常用的市售猪水肿培养基为对照,通过单因素试验、爬坡试验(Plackett-Burman, PB)、响应面(Box-Behnken, BB)试验对猪水肿培养基进行响应面优化,得到猪水肿培养基最优配方。以响应面试验得到的培养基培养猪水肿病大肠杆菌,评价不同培养时间点菌株的抗原活性,制作灭活疫苗,进行动物免疫保护试验。【结果】对研制的培养基进行扩大培养验证,发现扩大培养得到的菌株活菌数可达5×109 CFU/mL以上,约为对照组的2倍。制备的灭活疫苗效价可达1:140 000,并在9 h时抗原蛋白效价达到最高。【结论】本研究研制出的疫苗培养基显著提高了猪大肠杆菌菌体密度,并可提高菌体抗原活性,为猪水肿病灭活疫苗的制备提供了技术指引。
2023, 50(9):4154-4167. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221148
摘要:【背景】植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum) P-8是一株具有优良益生特性的乳酸菌,探究其短期连续传代过程中的遗传稳定性对评估其加工生产的稳定性有着重要的指导作用。【目的】研究植物乳植杆菌P-8在37 ℃恒温环境下、MRS培养基中连续传代100代过程中的遗传稳定性。【方法】在MRS培养基、37 ℃恒温环境下将植物乳植杆菌P-8连续传代100代,测定不同代菌株(第0、25、50、75和100代)的菌体形态和碳水化合物利用能力,并利用二代、三代测序相结合的技术完成不同代菌株全基因组测序,通过比较基因组学综合分析其在连续传代100代过程中的遗传稳定性。【结果】植物乳植杆菌P-8在连续培养100代过程中,其菌体形态和碳水化合物利用能力均无明显变化。以植物乳植杆菌P-8的原始菌株基因组作为参考,比较分析了不同代菌株的基因组稳定性,发现菌株均有单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点存在,但数量较少(SNP位点<21个)。不同代菌株基因组共线性良好,具有极高的相似性,且不同代菌株碳水化合物活性酶注释结果无显著差异(P>0.05)。【结论】植物乳植杆菌P-8在MRS培养基中、37 ℃恒温环境下连续传代100代期间具有良好的遗传稳定性,为该菌株的产业化应用奠定了遗传学基础。
孟洛冰,薛亮,高珺珊,王林平,缪水娣,任少雷,张菊梅,王涓,古其会,吴清平
2023, 50(9):4168-4179. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230015
摘要:【背景】人源诺如病毒是急性胃肠炎暴发的主要原因,GII.4是过去几十年的主要流行基因型。2014/2015年出现的GII.17型变异株是中国首例导致大规模暴发的非GII.4流行株。通过对来自华南地区的诺如病毒GII.17型毒株的完整基因组序列进行分析,证实了该GII.17型突变株与先前确定的GII型变异株不同。【目的】制备广州地区GII.17型诺如病毒GZ-L343的病毒样颗粒,并系统表征其免疫原性及功能特性。【方法】借助杆状病毒表达系统制备GII.17-GZ-L343的病毒样颗粒,并通过氯化铯梯度超速离心对其进行纯化,制备抗血清并对其免疫功能进行评价。【结果】聚丙烯酰胺凝胶电泳和蛋白质免疫印迹结果表明所得蛋白分子量大小约为58 kDa;透射电镜结果表明病毒样颗粒直径约为30 nm;酶联免疫吸附测定结果显示该病毒样颗粒具有较好的免疫原性;唾液组织血型抗原的体外受体结合测定表明,该病毒样颗粒与部分A型、B型、O型及AB型分泌及非分泌血型样本存在阳性结合;效价测定结果表明免疫所得血清效价在104以上;交叉反应结果表明该抗血清与异型病毒样颗粒不存在交叉反应。此外,体外阻断结果表明,该抗血清仅能阻断相应型别病毒样颗粒与受体的结合作用,与异型病毒样颗粒不存在交叉阻断。【结论】GII.17-GZ-L343具有广泛的结合谱,其抗血清对异型病毒样颗粒不具有广谱性,且只对同型病毒样颗粒存在阻断作用,结果将为进一步揭示该病毒的宿主适应特性、进化机制及研发多价疫苗提供理论支持。
2023, 50(9):4180-4189. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230062
摘要:【背景】丝状真菌是一类重要的工业发酵生产宿主菌,如何进行高通量纯菌培养和高效检测筛选性能优异的菌株是工业丝状真菌研究的重要方向。【目的】研究建立丝状真菌的高通量培养技术并测试应用效果。【方法】通过对丝状真菌培养过程中的制种、接种、培养和检测研究,建立基于孔板的高通量培养技术,并以嗜热毁丝霉为例对该技术进行验证。【结果】与传统的平板制种和摇瓶接种培养方式相比,高通量孔板的培养方式将制种通量提高24倍,单位面积产孢子能力提高350%,液体培养转接效率提高10−40倍,并建立96孔板测定乙醇含量的高通量检测技术。【结论】将丝状真菌的培养和检测通量提高1−2个数量级,为快速检测丝状真菌改造过程产生的大量性状不同菌株并获得目标菌株奠定基础,为丝状真菌高通量筛选研究提供应用指导价值。
2023, 50(9):4190-4205. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230253
摘要:肠易激综合征(irritable bowel syndrome, IBS)是常见的功能性肠病之一,目前尚缺乏可用器质性疾病解释的临床特征,最新研究将其机制描述为脑-肠-微生物轴紊乱,强调了肠道微生物群在调节脑肠互动中的中介作用,而中医药对于脑肠稳态调节有着悠久广泛的治疗经验并取得了良好疗效,但两者关联性缺乏论述。因此,本文以脑肠轴为切入点,以肠道微生物作为介质,基于脑肠轴-中医药的良性互动,结合我们相关工作,综述了目前与脑-肠-微生物轴相关的IBS的中西医研究,为同行提供参考。
2023, 50(9):4206-4219. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230262
摘要:细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是一类具有脂质双分子层的膜性囊泡,可以被各种类型细胞分泌,是生物体通信的重要介质,参与原核生物和真核生物细胞之间的信号传输。在肠道微生态中,微生物-宿主的双向通信通常不需要细胞直接接触,微生物群来源EVs是这种“跨界”对话的关键参与者。肠-肝轴是连接肠道微生物与肝脏的桥梁,参与包含酒精性脂肪性肝病在内的多种肝脏疾病的发生与发展,近年研究发现肠道菌群来源的EVs在肝脏疾病的进程中具有重要的调控作用。本文概述了肠道菌群来源EVs的研究进展,特别是EVs的产生机制、包裹的内容物、在细菌-宿主互作以及在肝脏疾病中的作用。
2023, 50(9):4220-4236. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221152
摘要:木栓酮及其衍生物在植物中普遍存在且种类繁多,具有丰富的生理药理学活性。木栓酮衍生物是以木栓酮为骨架经细胞色素氧化酶P450 (cytochrome P450, CYP450)及UDP葡萄糖醛酸转移酶(UDP-glucuronosyltransferase, UGT)修饰而来。植物中天然木栓酮及其衍生物的含量极低,传统的萃取分离和化学合成效率低、能耗高且污染环境,因此,利用酿酒酵母作为宿主菌生产木栓酮及其衍生物是一种高效且环保的策略。本文从增加前体含量、提高酶活性和产物合成的亚细胞定位等方面介绍并展望了木栓酮在酿酒酵母中高效生产的策略,并介绍了目前几种常见的木栓酮衍生物研究现状,从根据碳骨架相似性挖掘CYP450、蛋白质工程改造CYP450和合成代谢基因簇的挖掘等方面展望了木栓酮衍生物的合成途径解析的新思路。
2023, 50(9):4237-4259. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.221044
摘要:粘细菌(myxobacteria)是一类具有多细胞群体行为特征的药源微生物类群。粘细菌能通过次级代谢产生大量结构新颖并具有生物活性的小分子天然产物,还能分泌种类、功能丰富多样的酶类。这些生物活性产物使粘细菌不仅具有重要的研究价值,还有广泛的应用前景。然而,资源挖掘困难、次级代谢产物得率低等制约因素的存在严重阻碍了粘细菌的研究和应用。本文主要对粘细菌的生物学特征、生物活性产物、生物合成调控及在医疗、农业和食品上的应用进行归纳总结,并结合已有成果对粘细菌研究存在的问题提出可能的对策和展望,为今后粘细菌的深入研究和资源开发利用提供参考。
2023, 50(9):4260-4274. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230004
摘要:真菌毒素广泛存在于农业产品中,对人和动物的健康构成巨大威胁。乳酸菌作为一种公认安全的微生物,在食品生物减毒方面具有巨大的应用潜力,成本低廉且不会对食品品质及生态环境造成不良影响。文章主要根据近年来国内外研究进展,阐述乳酸菌对食品和饲料中几种常见真菌毒素的脱毒作用(抑制真菌生长、毒素的吸附和降解),关注乳酸菌在生物脱毒方面的实际应用,为乳酸菌在食品保鲜领域的应用提供理论指导。
2023, 50(9):4275-4302. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230210
摘要:【背景】放线菌是一类极其重要的微生物,代谢产物丰富,在医药、生物技术、农业和酶工业等领域均有广泛应用。【目的】客观分析放线菌代谢产物的研究进展,为该领域相关工作人员提供有效情报,推动该领域高质量发展。【方法】对Web of Science (WOS)和中国知网(China National Knowledge Infrastructure, CNKI)数据库中放线菌代谢产物的发文数量、发文国家、发文机构、发文期刊、发文出版社、发文作者、被引文章和研究方向进行统计分析,利用H指数对相关影响力进行综合评价,其研究热点、发展趋势通过CiteSpace和VOSviewer软件进行可视化分析。【结果】WOS结果显示,放线菌代谢产物研究领域全球影响力最大的国家是美国,影响力最大的机构是美国加利福利亚大学,影响力最大的期刊是美国Applied and Environmental Microbiology,影响力最大的出版社是Elsevier,影响力最大的作者是来自英国约翰英纳斯研究中心微生物学部的Mervyn J Bibb教授。全球放线菌代谢产物领域的主要研究方向是微生物学,研究热点是生物合成。研究趋势由2000年前对基因和抗生素相关的研究,转变为2000年后对肠道微生物群和天然产物发现相关的研究。CNKI结果显示,放线菌代谢产物研究领域中国影响力最大的机构是西北农林科技大学,影响力最大的期刊是微生物学通报,影响力最大的作者是云南大学徐丽华教授。放线菌代谢产物领域的主要研究方向是生物学,研究热点是放线菌。研究趋势由2000年前对抗生素和生物合成相关的研究,转变为2000年后对多样性和鉴定相关的研究。【结论】目前全球放线菌代谢产物研究在快速发展,美国在该领域处于全球领先地位,其发文数量、H指数均排名世界首位,发文机构、发文期刊、发文出版社在世界范围内具有较大影响力。中国发文数量全球排名第二,H指数全球排名第五,相关发文机构、学者在国内外具有一定影响力。未来中国在放线菌代谢产物研究领域应加强高质量文章发表和期刊建设、出版社建设,加强肠道微生物群和天然产物发现相关的研究,以带动在该领域研究实力的整体提升。