高明阳,杨宣叶,吴玉湖,王进千,胡欣妍,尚佑军,马忠仁,马晓霞
2024, 51(8):2741-2752. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230897 CSTR: 32113.14.j.MC.230897
摘要:蛋白质是细胞发挥其生物学活性的基石,细胞的活动及其稳态对生命体发生发展至关重要。为了生存繁衍,生命体已经进化出多种应对内、外源性刺激的调控机制以适应各种环境的变化。在诸多适应性调节机制中,核糖体相关质量控制已成为维持蛋白质稳态、确保细胞正常生理活动不可或缺的部分。目前对核糖体的研究已不仅仅局限于基因表达方面,而是更加聚焦于核糖体对蛋白合成异常的监测及控制异常蛋白对细胞稳态的影响。这些新的关注点就包含抗病毒机制、神经退行性疾病及癌症等方面。因此,本文旨在通过对核糖体相关质量控制的分子机制及其失调所导致的不良后果等进行综述,为相关研究人员在研究蛋白质合成降解以及相关疾病时提供思路和见解。
张文静,吕若一,修德冕,蔡子雯,王婧,孙志刚,司晓慧,孙英健,刘晓晔
2024, 51(8):2753-2770. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230966 CSTR: 32113.14.j.MC.230966
摘要:金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是常见的重要人畜共患条件致病菌,在社区和畜禽环境之间广泛传播,引发严重的兽医公共卫生问题。耐药金黄色葡萄球菌的频繁出现导致以抗生素为主的抗菌策略停滞不前,为响应我国减抗替抗政策,大批减抗替抗中草药抗菌药物已经投入临床前研究。本文通过归纳畜禽金黄色葡萄球感染情况、菌株耐药现状与耐药菌株流行特点,总结了畜禽金黄色葡萄球菌感染防控策略,并分析了中草药防控机制和靶点,为临床研究中草药抗菌策略提供研究内容。
2024, 51(8):2771-2784. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230983 CSTR: 32113.14.j.MC.230983
摘要:传统的癌症疗法如放疗、化疗和手术在实体肿瘤治疗方面仍具有明显的局限性,然而细菌介导的抗肿瘤疗法已取得显著的临床效果,有望成为一种有效的肿瘤治疗策略。沙门菌(Salmonella)作为一种兼性厌氧菌,可优先定殖于肿瘤,并通过重塑肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)激活宿主的抗肿瘤免疫反应。经基因工程改造的沙门菌具有良好的肿瘤靶向性和可控性,在不同治疗需求下具有很强的适应性,从而成为理想的药物递送载体。然而,应用沙门菌治疗肿瘤的主要障碍是其在宿主体内的潜在致病性及如何提高细菌的肿瘤靶向性。为使基于沙门菌的肿瘤治疗更加安全有效,需深入了解宿主免疫系统与细菌的相互作用。因此,本文将从沙门菌的抗肿瘤机制、细菌的新型肿瘤治疗策略及沙门菌介导肿瘤治疗的挑战和展望等方面进行综述。
王文涛,赵良,侯立功,张万存,孙萌,王慧英,凡雪静,陈东辉,杨辉
2024, 51(8):2785-2796. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230911 CSTR: 32113.14.j.MC.230911
摘要:重组酶聚合酶扩增(recombinase polymerase amplification, RPA)可以在恒温条件下高效扩增靶标序列以快速达到可以检测的水平,具有检测灵敏度高、检测速度快和设备依赖程度低等优点,是应用较广泛的恒温扩增技术之一。然而,RPA的非特异扩增会导致假阳性等问题。成簇的规律间隔短回文重复序列相关蛋白12a (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/associated protein 12a, CRISPR/Cas12a)具有特异性酶切靶标双链功能,并且其最适温度与RPA反应温度相近。近年来,研究者将RPA与CRISPR/Cas12a联合对目的基因进行双重特异性识别,极大地提高了检测特异性,同时也进一步提升了检测的灵敏度,展示出检测特异性强、灵敏度高、适用范围广和操作简单等诸多优点,尤其在病原微生物检测方面展示出较大的应用前景。本文就RPA-CRISPR/Cas12a的技术原理、产物检测策略和在病原微生物检测等方面的研究进展进行综述,以期为RPA-CRISPR/Cas12a进一步开发、利用以及在病原微生物检测方面的应用提供借鉴。
2024, 51(8):2797-2808. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230989 CSTR: 32113.14.j.MC.230989
摘要:尼古丁是烟草中含量最多的一种生物碱,对环境和人体都会造成很大的危害。微生物能将尼古丁作为生长所需的能量来源,是高效的环境修复能手。假单胞菌属(Pseudomonas)生长迅速且对环境具有较强的适应力,能够利用尼古丁作为唯一碳源、氮源来生长,具有高效的降解能力及研究价值。为阐明假单胞菌属微生物对尼古丁降解的特点及作用机制,本文介绍了假单胞菌属降解尼古丁的菌株及特点,分析了假单胞菌降解尼古丁的中间产物和代谢途径,总结了假单胞菌降解尼古丁的相关基因,最后对如何提高假单胞菌属降解尼古丁的能力等进行了展望,以期为微生物降解尼古丁的研究与应用提供指导。
2024, 51(8):2809-2818. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.240035 CSTR: 32113.14.j.MC.240035
摘要:人布鲁氏菌病(布病)是由兼性细胞内病原体布鲁氏菌(Brucella)引起的一种人畜共患病。人常通过直接接触受感染的动物或食用动物产品而获得感染。布鲁氏菌病因其临床表现不特异,治疗不及时易转为慢性,严重影响患者的生存质量。因此,了解病原体致病特点、与宿主细胞的相互作用机制和治疗现状可为临床诊疗提供新方向。本文阐述了布鲁氏菌感染机制、宿主(人)先天性及适应性反应机制,以及目前布鲁氏菌病临床特点和治疗方略,为人布鲁氏菌防治提供参考。
2024, 51(8):2819-2830. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230868 CSTR: 32113.14.j.MC.230868
摘要:【背景】产乙酸菌可以利用一碳气体发酵生产乙酸等高值化学品,是实现碳资源回收利用和绿色生物制造的重要途径之一。绝大部分产乙酸菌还可以利用有机质进行代谢,但二者具有不同的能量代谢模式。【目的】探究一种典型产乙酸菌醋酸梭菌(Clostridium aceticum)在异养/自养条件下的产酸特性,揭示不同培养条件对其代谢模式的影响机理。【方法】分别在以葡萄糖和合成气(H2:CO2为6:4)为底物的条件下考察醋酸梭菌产酸和代谢的情况,基于实验结果分析产物分布及乙酸生产比滴度,进一步利用关键酶活性指标揭示异养/自养代谢的差异性机理。【结果】醋酸梭菌在10 g/L葡萄糖存在时进行分步降解,先分解葡萄糖产生乳酸,后续生成6.3 g/L乙醇、13.2 g/L丁酸和5.6 g/L乙酸,而在合成气为底物时只检测到1.96 g/L乙酸。产物分布结果表明自养条件下的乙酸生产比滴度和酸醇比分别最高可达28.6 g/g和17.57,远高于异养的8.23 g/g和1.53。酶代谢指标表明,异养条件下的NADH、ATP产生量及丙酮酸脱氢酶活性均表现出明显优势,但乙酸激酶活性却恰好相反,这揭示出异养条件下丙酮酸代谢的中间产物乙酰辅酶A大部分流向细胞合成和高级产物(乙醇和丁酸),反而在自养条件下流向乙酸生成。【结论】醋酸梭菌在自养条件下可以实现更专注的乙酸生成,为合成气的生物资源化利用及产乙酸菌的代谢通路调控提供一定的参考价值。
2024, 51(8):2831-2843. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230968 CSTR: 32113.14.j.MC.230968
摘要:【背景】美人鱼发光杆菌美人鱼亚种(Photobacterium damselae subsp. damselae, PDD)是一种可导致多种海洋生物患病的病原菌,比较基因组测序分析表明,具有高致病性的PDD菌株内携带大质粒pPDD1608,基因注释分析表明该质粒携带多种毒力基因和分泌系统相关基因,而对于其功能机制缺乏报道。【目的】以一株高致病性PDD为研究对象,通过诱导缺失突变获得质粒缺失菌株,比较分析野生菌株与质粒缺失株的表型与致病性相关特征差异,明确该质粒对PDD理化表型和致病力的影响。【方法】建立变温-SDS质粒去除方法,构建菌株PDD1608的质粒缺失株ΔpPDD1608;利用TSB固体培养基及扫描电镜观察分析菌株PDD1608与ΔpPDD1608的表观形态特征;通过细菌微量生化鉴定管测定菌株PDD1608与ΔpPDD1608的生理生化表型;利用K-B纸片扩散法测定菌株PDD1608与ΔpPDD1608的药物敏感性;使用指示培养基测定菌株PDD1608与ΔpPDD1608的体外磷脂酶活性和溶血性;通过注射感染许氏平鲉测定菌株PDD1608与ΔpPDD1608的致病力。【结果】变温-SDS法可有效去除菌株PDD1608的大质粒,并基于全基因组序列信息建立了特异位点PCR质粒去除效果检测方法;理化检测结果表明,质粒缺失株与野生株的药物敏感性与生理生化特性并无差异,但质粒缺失株的溶血性与磷脂酶活性显著降低;注射感染试验表明,野生株对许氏平鲉表现为高致病性,实验鱼在24 h内全部死亡,而质粒缺失株对许氏平鲉致病性较低,24 h死亡率仅为56.6%。【结论】通过对野生株与质粒缺失株溶血能力、磷脂酶活性及对许氏平鲉致病力的研究证实,毒力质粒pPDD1608是介导菌株PDD1608具有高致病力的重要元件。为后续深入分析该毒力质粒及染色质介导的PDD致病和毒力蛋白分泌机制提供了技术支撑与理论基础。
2024, 51(8):2844-2856. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230873 CSTR: 32113.14.j.MC.230873
摘要:【背景】贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)对作物生长有较好的促进效果,并且能抑制多种病原菌生长,但该菌对作物根际微生态影响的研究较少。【目的】明确贝莱斯芽孢杆菌HN-Q-8对马铃薯根际土壤微生物群落结构和理化性质的影响,旨在为芽孢杆菌在马铃薯生产中的应用提供理论依据。【方法】使用菌株HN-Q-8发酵液(fermentation liquid with bacterial cells, FLBS)、菌悬液(bacterial cell suspension, BCS)和上清液(fermentation liquid without bacterial cells, FL)灌根后的马铃薯根际土壤为研究对象,采用高通量测序技术测定了不同处理条件下马铃薯根际土壤微生物多样性和群落结构的变化,并且进一步测定了马铃薯根际土壤理化性质的变化。【结果】菌株HN-Q-8对马铃薯根际土壤微生物多样性无显著影响,但是影响了微生物群落结构的组成。在属水平上,相较于对照组,各处理马铃薯根际土壤中溶杆菌属(Lysobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)和被孢霉属(Mortierella)等多种有益菌属的相对丰度均有显著升高,改善了马铃薯根际土壤的群落结构;菌株HN-Q-8增强了脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性,并且显著提高了土壤中的速效氮、速效磷和速效钾的含量。【结论】贝莱斯芽孢杆菌HN-Q-8可以影响马铃薯根际土壤的微生物群落结构,提高土壤中有益微生物的相对丰度,并进一步增强了土壤酶活性及土壤肥力,为促进马铃薯生长发育及抵御病原菌侵染提供有利的土壤环境。
木尼热·木塔力甫,叶艺洁,张芯语,艾尼江·尔斯满,张志东,王伟,楚敏
2024, 51(8):2857-2869. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230841 CSTR: 32113.14.j.MC.230841
摘要:【背景】植物内生菌与宿主存在长期协同演化,是研究微生物多样性和适应性进化的宝库。骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)具有耐干旱、耐盐碱等极强的抗逆特性,而有关骆驼刺内生菌的研究较少。【目的】解析骆驼刺可培养内生菌多样性,评价菌株抗逆、促生特性。【方法】采用组织匀浆法和梯度稀释法分离纯化骆驼刺内生菌,利用16S rRNA基因序列比对初步明确菌株的分类定位,进一步测定菌株的抗逆、促生及抑菌功能特性。【结果】从骆驼刺中共分离获得了14株可培养内生细菌,分属于芽孢杆菌属(Bacillus)、短状杆菌属(Brachybacterium)、微杆菌属(Microbacterium)、棒杆菌属(Corynebacterium)、土壤芽孢杆菌属(Solibacillus)、谷氨酸杆菌属(Glutamicibacter)、亮杆菌属(Leucobacter)、短杆菌属(Brevibacterium)及不动杆菌属(Acinetobacter)这9个菌属,其中芽孢杆菌属菌株所占比例最高(33.33%);所获得的菌株表现出不同水平的抗逆、促生及抑菌特性,其中Bacillus subtilis L-1展现出较强的抗逆特性,可耐受20% NaCl及20%的PEG6000胁迫,同时对4种病原细菌及3种病原真菌具有抑菌作用。【结论】骆驼刺内生细菌具有抗逆、促生及抑菌特性,为进一步挖掘和利用相关内生菌资源提供了研究基础和科学依据。
蒋天慧,贾伟彬,邓文芳,黄友达,杨山,麦智源,吴海珍,许玫英
2024, 51(8):2870-2887. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.240109 CSTR: 32113.14.j.MC.240109
摘要:【背景】随着水产养殖集约化程度的不断提高,养殖水体环境中氮素污染及富营养化问题日益加剧,严重抑制自养型氨氧化菌的功能活性,因此深入解析产碱杆菌这类潜在的异养型氨氧化功能微生物在水产养殖系统中的分布特点及其氨氧化功能特性对于解决氮素污染问题具有重要意义。【目的】调查研究水产养殖区域中产碱杆菌的分布情况,分离选育具有高效氮转化能力的产碱杆菌(Alcaligenes sp.),明确其氨氧化功能特性,为养殖尾水高效脱氮提供菌种资源和理论指导。【方法】通过16S rRNA基因高通量测序技术分析产碱杆菌在广东沿海四大水产养殖主产区中的分布情况,并从养殖鱼塘底泥样品中分离获得一株具有较强异养氨氧化能力的产碱杆菌CHO6,采用单因素分析法,探究菌株CHO6的异养氨氧化特性及其关键影响因素。【结果】广东沿海四大水产养殖主产区中广泛分布着产碱杆菌;从广州市养殖鱼塘底泥样品中分离得到的产碱杆菌CHO6能够在48 h内将10 mmol/L氨氮完全去除,其氨氧化能力优异且受到碳源、温度、pH、C/N、溶解氧、初始氨氮浓度等因素的影响。【结论】产碱杆菌的普遍存在表明其对水产养殖环境具有较强的适应性,产碱杆菌CHO6具有较强的氨氧化能力,能够耐受较高浓度的氨氮,可为水产养殖水体中的氮素去除提供功能菌种资源支持,对水产养殖尾水治理具有重要意义。
孙佳宁,王海燕,范可强,何信,廖振翔,王立艳,黄英,任晋玮,孟大利,潘国辉
2024, 51(8):2888-2904. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.240258 CSTR: 32113.14.j.MC.240258
摘要:【背景】喷他霉素(pentamycin)是一种多烯大环内酯类抗生素,对白色念珠菌(Candida albicans)、阴道毛滴虫(Trichomonas vaginalis)和其他几种病原菌有显著的抑制活性,在瑞士已被注册用于治疗阴道念珠菌病、滴虫病和混合感染。【目的】发掘新的喷他霉素生物合成基因簇及其生产菌株,并通过基因工程改造方法提高其产量,为进一步提高喷他霉素产量、推动其工业化生产应用提供新思路及理论基础。【方法】通过BLASTp分析从细菌基因组中搜索喷他霉素已知生物合成酶的同源蛋白,进一步筛选出可能合成喷他霉素及其类似物filipin的新基因簇,使用多位点序列分析(multi-locus sequence analysis, MLSA)方法比较其所在宿主菌株的基因组相似性。利用组成型启动子kasOp*过表达LuxR家族转录调控基因ptnF以提高喷他霉素的产量。【结果】从细菌基因组中发掘获得了27个新的含有喷他霉素/filipin生物合成基因簇的菌株。并通过培养基筛选、发酵及代谢产物分析等证实了其中的米修链霉菌(Streptomyces misionensis)能够合成喷他霉素、filipin III等一系列化合物。进一步通过基因工程方法将喷他霉素的产量较野生菌株提高了4.34倍,达到101.7 mg/L,并且喷他霉素及filipin类似物总量达到146.1 mg/L,较野生菌株提高了3.28倍。【结论】本研究系统分析了细菌基因组中喷他霉素类天然产物生物合成基因簇及其所在菌株的多样性,通过实验证实其中的米修链霉菌能够合成喷他霉素及filipin类天然产物。此外,通过基因工程改造实现了喷他霉素产量的提高。本研究为构建更优的喷他霉素工业化生产菌株提供了新的元件、途径、菌株及理论基础。
2024, 51(8):2905-2921. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230985 CSTR: 32113.14.j.MC.230985
摘要:【背景】如何有效防治植物病害、实现农作物安全生产、保护农业生态环境,是农业可持续发展中亟待解决的问题之一。【目的】开展放线菌S5-1在植物病害生物防治中的应用潜能和代谢活性物质研究,可为植物病害的生物防治提供有效菌源,具有重要的实践意义。【方法】采用平板对峙法和发酵液制备带药平板法检测抑菌活性;通过形态和生理生化特征及16S rRNA基因序列分析确定分类地位;利用单因素试验和正交试验优化发酵工艺条件、测评发酵粗提物抑菌活性。【结果】菌株S5-1对10种植物病原菌具有较强的抑菌活性,菌株S5-1被鉴定为毒三素链霉菌(Streptomyces toxytricini),在发酵培养基为TSB、初始pH 6.5、250 mL三角瓶中装液量100 mL、接种量10%、28 ℃、发酵7 d的发酵液抑菌相对效价最高。发酵粗提物能有效抑制烟草疫霉(Phytophthora parasitica)和灰霉菌(Botrytis cinerea)的菌丝生长、孢子萌发,并抑制烟草疫霉对烟草叶片和灰霉菌对圣女果果实的侵染,发酵液粗提物适宜pH 6.0−7.0,超过37 ℃易失活,‒20 ℃储存30 d、紫外光处理不超过6 h的条件下仍能保持稳定的抑菌活性。【结论】对菌株S5-1的开发利用将有助于植物病害的绿色防控,为拮抗放线菌的生防应用提供优良菌株资源,同时为新型抑菌活性药物的研究和应用提供实验基础。
2024, 51(8):2922-2933. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230887 CSTR: 32113.14.j.MC.230887
摘要:【背景】禾谷炭疽菌(Colletotrichum graminicola)是侵染玉米的主要病原菌之一,每年造成严重的经济损失,直接威胁全球粮食安全。Velvet蛋白是真菌特有的一种保守性功能蛋白,它们在调控真菌生长及发育过程中发挥着重要作用。【目的】从禾谷炭疽菌中鉴定Velvet蛋白CgrVosA,并分析其生物学功能。【方法】利用同源重组的方法构建禾谷炭疽菌CgrvosA敲除突变株和互补菌株,通过测定其营养生长、胁迫因子响应、分生孢子产量及萌发、致病性等明确其功能。【结果】CgrvosA编码一个含有425个氨基酸的蛋白,有一个典型的Velvet蛋白结构域。与野生型菌株相比,敲除突变株ΔCgrvosA生长速度减慢,并且对NaCl和H2O2敏感;ΔCgrvosA卵圆形分生孢子的产量和萌发率显著降低,并且形态明显大于野生型菌株。【结论】禾谷炭疽菌Velvet蛋白CgrVosA参与调控菌株营养生长、对高渗和氧化应激的响应、卵圆形分生孢子的产生和萌发等过程。
张聪,郭利桃,董国云,李毅,李新文,张政兵,林宇丰,侯春生,李智敏
2024, 51(8):2934-2946. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230862 CSTR: 32113.14.j.MC.230862
摘要:【背景】南极莫氏黑粉菌(Moesziomyces antarcticus)由于能够产生优良的生物表面活性剂和脂酶而被深入研究,但目前仍缺乏遗传操作相关的基因表达元件。【目的】检测南极莫氏黑粉菌热激蛋白70超家族全部7个基因的启动子表达活性,明确该菌中不同热激蛋白70家族成员的启动子活性差异,并筛选出可用于调控南极莫氏黑粉菌基因表达的强启动子。【方法】通过基因组数据库获得南极莫氏黑粉菌JCM10317菌株中7个热激蛋白70家族成员的基因信息,利用生物信息学方法进行热激蛋白70家族进化分析并预测热激蛋白70启动子(PHsp70)序列中的关键顺式作用元件,然后构建7个热激蛋白70启动子连接增强型绿色荧光蛋白基因的重组表达载体,通过测定阳性转化子荧光值和荧光显微观察比较不同热激蛋白70家族成员启动子的活性差异。【结果】蛋白进化分析表明7个热激蛋白70家族成员分别属于不同亚家族,并且各成员启动子中的顺式作用元件种类和数量也具有明显差异。此外,以PHsp701、PHsp702、PHsp703、PHsp704、PHsp705、PHsp706和PHsp707构建的重组质粒转化菌株BDH3-1所获得的阳性转化子平均荧光值分别为对照的12.8、1.6、2.9、5.8、4.6、5.0和1.5倍,与荧光显微观察结果一致。【结论】根据生物信息学分析及绿色荧光蛋白表达结果发现,南极莫氏黑粉菌热激蛋白70家族不同成员间的启动子活性差异显著,其中PHsp701的活性最高,是南极莫氏黑粉菌中的强启动子,PHsp704、PHsp705、PHsp706启动子活性次之,可作为备选启动子用于后续研究。
2024, 51(8):2947-2961. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230866 CSTR: 32113.14.j.MC.230866
摘要:【背景】我国西南高海拔地区的农作物常遭受低温胁迫,其中烟草是喜温植物,对低温尤为敏感。【目的】筛选低温条件下能促进烟苗生长的根际微生物,研究其促生特性及其对烟苗根系分泌物的影响。【方法】采集高海拔烟区烟苗根际土壤,首先用10 ℃低温培养的方法分离耐冷菌,接着用平板培养法筛选能促进烟苗生长的细菌,然后再鉴定菌株,研究促生菌的促生特性,并用非靶向代谢组学LC-MS/MS分析技术检测低温条件下所分离的促生菌对烟苗根系分泌物的影响。【结果】分离到一株耐冷芽孢杆菌JZC10,该菌在15 ℃时显著促进烟苗生长和根系发育,25 ℃时无明显促生效果。该菌产蛋白酶和吲哚乙酸(indoleacetic acid, IAA),不能溶磷,不分泌嗜铁素和脂酶。相较于25 ℃培养条件,菌株JZC10在15 ℃条件下定殖能力更强,但都不沿根系扩散。15 ℃条件下,接种菌株JZC10会影响烟苗根系分泌物组成,有19种根系分泌物在处理组和对照组之间的含量具有显著差异,其中5 nmol/L的光色素显著促进了烟苗叶片生长和侧根发育。【结论】本研究分离到一株15 ℃低温条件下能促进烟苗生长和根系发育的耐冷芽孢杆菌,并发现接种促生菌改变了烟苗根系分泌物组成,本研究的结果有望为根际促生菌资源开发以及揭示微生物与植物根系的互作关系提供理论基础。
2024, 51(8):2962-2973. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230900 CSTR: 32113.14.j.MC.230900
摘要:【背景】异养氨氧化细菌(heterotrophic ammonia-oxidizing bacteria, HAOB)通过增加叶片细胞分裂素含量促进多花黑麦草的再生,但其促进植物再生的具体机制尚未探明。【目的】揭示HAOB调控细胞分裂素的合成促进多花黑麦草再生的机制。【方法】以一株HAOB菌株(S2_8_1)为试验菌株,盆栽多花黑麦草作为植物材料。试验处理设计包括:常规供水(TA);添加空白富集培养基(TB);添加硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(3,4-dimethylpyrazole phosphate, DMPP) (TN1);添加DMPP和20 mmol/L的NO3−-N (TN2);添加DMPP和30 mmol/L的NO3−-N (TN3);添加DMPP和40 mmol/L的NO3−-N (TN4);接种菌株S2_8_1 (TI)。【结果】30−40 mmol/L NO3−-N对提高叶片细胞分裂素含量和根向叶片传递效果最好,从而促进叶片再生。在根际土壤硝化作用诱导的细胞分裂素增加达到最大限度时,接种菌株S2_8_1进一步增加了根中细胞分裂素的合成,提高了叶片中细胞分裂素的浓度。所测试的HAOB菌株S2_8_1通过双重作用显著提高了叶片细胞分裂素的浓度,促进了多花黑麦草再生。【结论】本研究揭示了HAOB菌株在根际发挥双重作用促进植物生长的机制,为提高牧草产量和农业可持续发展提供直接应用价值。
施春兰,吴国星,赵长飞,杨燕通,万丽娜,田永明,刘正玲,谢永辉,詹莜国,顾小飞
2024, 51(8):2974-2985. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230903 CSTR: 32113.14.j.MC.230903
摘要:【背景】烟草青枯病是青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum,简称青枯菌)引起的土传病害,给烟草生产带来了极大的损失。【目的】探究实验室2株生防菌株球孢白僵菌(Beauveria bassiana) HZXJ和爪哇虫草菌(Cordyceps javanica) Bd01对青枯菌的抑制作用及防效。【方法】采用平板对峙、琼脂扩散法及生长曲线法测定2株生防菌株及其发酵液对青枯菌生长的抑制作用;通过室内盆栽试验及大田试验测定菌株HZXJ与Bd01 1×108孢子/mL悬浮液对烟草青枯病的防治效果。【结果】平板对峙试验发现,菌株HZXJ与Bd01发酵液在10 d时对青枯菌的抑制率分别为51.28%和47.59%。菌株HZXJ与Bd01的灭菌发酵上清液对青枯菌10 d时的平板抑制率分别为62.54%和35.49%。根据生防菌与病原菌OD600绘制的生长曲线也表明菌株HZXJ与Bd01的无菌发酵上清液对青枯菌均有抑制作用。盆栽试验结果表明,菌株HZXJ与Bd01 1×108孢子/mL悬浮液处理后15 d对烟草青枯病防效分别为43.33%和19.99%,52%氯尿硫酸铜可溶性粉剂800倍液的防效为39.99%;菌株HZXJ与Bd01处理后30 d对烟草青枯病的防效分别为43.75%和21.87%,52%氯尿硫酸铜可溶性粉剂800倍液的防效为46.90%。大田试验结果表明,菌株HZXJ与Bd01 1×108孢子/mL悬浮液处理后15 d对烟草青枯病的防效分别为80.00%和35.00%,52%氯尿硫酸铜可溶性粉剂800倍液的防效为40.00%;菌株HZXJ与Bd01处理后30 d对烟草青枯病的防效分别为52.63%和63.16%,52%氯尿硫酸铜可溶性粉剂800倍液的防效为53.98%。【结论】菌株HZXJ和Bd01对青枯菌有显著抑制效果。结合盆栽试验和大田试验可以证明菌株HZXJ和Bd01有作为烟草青枯病生防菌的潜力。
2024, 51(8):2986-3003. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230871 CSTR: 32113.14.j.MC.230871
摘要:【背景】根际土壤中分布着丰富的微生物类群,其中不少微生物具有拮抗病原菌的能力,以此保护植株免受病害侵袭。【目的】分离并鉴定出一株具有促生作用的生防细菌,从基因组学与生物信息学角度探究生防菌的抑菌机制。【方法】采用平板稀释涂布法筛选出具有拮抗黄瓜炭疽病作用的细菌。通过16S rRNA基因和基因组序列比对来确定生防细菌的生物学分类。以500倍生防菌稀释液(5×108cfu/mL)为材料,测定其对番茄种子、幼苗的促生效果。通过平板对峙试验测定生防细菌的广谱抑菌性。利用三代(PacBio、Nanopore)结合二代测序技术解析菌株的基因组信息、基因功能注释等。【结果】从鹅掌柴根际土壤分离出一株生防细菌YN-2A,结合16S rRNA基因与核酸序列数据库(nucleotide sequence database, NT)比对结果,鉴定出菌株YN-2A为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。菌株YN-2A是一株好氧型的革兰氏阳性菌,具有产生生物膜的能力。菌株YN-2A的500倍稀释液(5×108 cfu/mL)能够有效促进番茄种子发芽率和幼苗的生长,同时提高叶片的叶绿素荧光参数。在72、96和120 h的发芽率分别比CK组提高1.45倍、1.42倍和1.09倍;在幼苗形态指标上,株高提升5.90 cm。光化学猝灭指数(photochemical quenching, qP)在荧光参数中提升最为显著,处理后番茄叶片qP指数同CK组相比提高1.27倍。平板对峙试验中菌株YN-2A能够拮抗多种真菌病原。全基因组测序结果表明,菌株YN-2A全基因组长度为4 046 066 bp,G+C含量为46%,包含4 090个编码基因。将全基因组测序数据提交至NCBI获得GenBank登录号为CP139086。基本功能注释中大部分基因注释到氨基酸与碳水化合物代谢途径。另外,在病原与宿主互作(pathogen host interactions, PHI)数据库中毒力降低(reduced virulence)分类涉及基因数量高达905个,并有69个基因注释到病原菌失去致病力(loss of pathogenicity)分类。初步推断生防细菌YN-2A因其含有大量抗病、降低毒力的基因来发挥抑菌作用。【结论】分离并鉴定出一株贝莱斯芽孢杆菌(B. velezensis) YN-2A,该菌株对番茄的种子和幼苗具有良好的促生效果,同时该菌株具备广谱抑菌性。通过测序技术,获得了菌株YN-2A的全基因组信息,为深入挖掘菌株YN-2A的抑菌机制提供参考信息。
冯艺博,康超群,李瑞霞,霍艳丽,王晓岑,张家浩,李慕贞,张辉,马洁华
2024, 51(8):3004-3019. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230894 CSTR: 32113.14.j.MC.230894
摘要:【背景】施肥是一种常用的农业生产手段,但目前关于施肥对马铃薯根系细菌群落多样性影响和对细菌功能影响的研究依然较少。【目的】以张家口地区马铃薯为研究对象,研究未施肥与常规施肥处理对马铃薯根系细菌组成结构和功能的影响。【方法】本研究利用16S rRNA基因高通量测序技术,对张家口马铃薯施肥与未施肥处理下根系微生物进行分析。【结果】施肥处理影响了马铃薯苗期与块茎形成期的根系细菌相对丰度:在苗期,相较于未施肥组,施肥组显著降低根际浮霉菌门(Planctomycetota)、根表蓝细菌门(Cyanobacteria)和根内厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度,显著提高根表蛭弧菌门(Bdellovibrionota)、装甲菌门(Armatimonadota)、拟杆菌门(Bacteroidota)、髌骨菌门(Patescibacteria)与根内绿弯菌门(Chloroflexi)、Planctomycetota的相对丰度;在块茎形成期,相较于未施肥组,施肥组显著提高根际的酸杆菌门(Acidobacteriota)、Firmicutes、放线菌门(Actinobacteriota)、Bacteroidota、Patescibacteria、根表的Armatimonadota、Bacteroidota、Bdellovibrionota和根内的Armatimonadota、念珠菌门(Hydrogenedentes)的相对丰度,显著降低根际Cyanobacteria、根表芽单胞菌门(Gemmatimonadota)、Cyanobacteria、黏球菌门(Myxococcota)和根内的硝化螺旋菌门(Nitrospirota)与RCP2-54的相对丰度。同时,施肥处理影响了马铃薯苗期与块茎形成期的基因功能相对丰度:在苗期,相较于未施肥组,施肥组显著提高根表其他次级代谢物的生物合成、糖类生物合成和代谢、复制与修复,以及根内复制与修复的基因功能相对丰度;在块茎形成期,相较于未施肥组,施肥组显著提高根际萜类和聚酮类化合物的代谢和脂质代谢、根内复制与修复,以及根表萜类和聚酮类化合物的代谢和脂质代谢的基因功能相对丰度,显著降低根际能量代谢、辅酶和维生素的代谢及其他氨基酸的代谢,以及根表转录、折叠、分类与降解和能量代谢的基因功能相对丰度。【结论】常规施肥能够改善其根系微生物结构和基因功能相对丰度,即相较于对照组,施肥组中细菌群落丰富度和多样性显著提高,并且有关代谢、能量转化与利用的基因功能相对丰度显著提高,从而有效地提高马铃薯产量。
2024, 51(8):3020-3031. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230863 CSTR: 32113.14.j.MC.230863
摘要:【背景】禾谷炭疽菌[Colletotrichum graminicola (Ces.) G.W. Wilson]是一种重要的植物病原真菌,可导致玉米炭疽病的发生。APSES (Asm-1、Phd1、Sok2、Efg1和StuA)型转录因子StuA是真菌特有的螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix)转录因子,参与调控真菌的营养生长、孢子产量、萌发和致病性等。【目的】在禾谷炭疽菌中鉴定一个APSES型转录因子CgrStuA,明确其在禾谷炭疽菌生长和发育中的作用。【方法】利用同源重组的原理构建禾谷炭疽菌CgrstuA基因敲除突变菌株,并对突变体进行表型分析,包括营养生长、孢子产量、孢子萌发及致病力等。【结果】CgrstuA编码一个含有707个氨基酸的蛋白,含有一个KilA-N结构域。CgrstuA缺失突变体表现为营养生长减缓,两种类型的孢子产量降低,卵圆形孢子的萌发率极低,附着枝的数量明显增加,但致病性与野生型相比无显著差异。【结论】CgrStuA在禾谷炭疽菌的营养生长、孢子产量、萌发及附着枝的形成调控中发挥重要作用,但不影响致病性。
2024, 51(8):3032-3040. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230973 CSTR: 32113.14.j.MC.230973
摘要:【背景】短小橘杆菌(Brevibacterium antarcticum)菌株WN5筛选自贵州植烟土壤,具有氨转化能力,但其对烟草促生应用效果研究的报道较少。【目的】研究菌株WN5代谢产物对烟苗的促生作用。【方法】在烟苗十字期施用菌株WN5培养液,通过对烟苗外观农艺性状、根系形态结构及活性、氮素养分和抗逆性生理指标等数据的分析,探讨其促生效应。【结果】在菌株培养液中测定出了4种激素及激素合成前体:1-氨基环丙烷-1-羧酸、反式玉米素、吲哚-3-乙酸和水杨酸,将其施用在烟苗生长基质中,可促进地上部分生长,烟苗株高、茎围和鲜重分别增加42.74%、12.91%和5.00%,最大叶面积和叶片数也有增加趋势,但未达显著差异水平;烟苗叶绿素含量较对照增加32.86%;菌液处理根系的总面积、表面积、平均直径、平均长度、体积和根系活力分别显著增加35.42%、20.54%、18.22%、24.07%、36.56%和29.01%;对根系的促进作用大于地上部,根冠比显著提高41.67%。菌株WN5处理还提升了烟苗吸收养分的能力和抗逆能力,硝酸还原酶(nitrate reductase, NR)活性提升32.97%,过氧化氢酶(catalase, CAT)活性、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性和可溶性蛋白(soluble protein, SP)增加了36.31%、16.23%和18.50%。【结论】菌株WN5通过产生植物激素显著促进烟苗地上部与根系的生长,提高根系活力,增强对氮素的吸收能力和烟苗的抗氧化应激能力,具有广泛的应用潜力。
2024, 51(8):3041-3058. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.240114 CSTR: 32113.14.j.MC.240114
摘要:【背景】短乳杆菌(Lactobacillus brevis) D17作为一株传统发酵食品来源的高产γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid, GABA)菌株,评估其发酵特性和安全性具有重要意义。【目的】研究短乳杆菌D17的发酵特性和安全性,为进一步开展益生功能研究奠定基础。【方法】基于MRS培养基和燕麦乳发酵试验评估菌株的发酵特性;通过将D17全基因组序列与毒力因子数据库(virulence factor database, VFDB)和耐药基因数据库(comprehensive antibiotic resistance database, CARD)进行比对,分析评估该菌株毒力因子和抗生素抗性基因的存在情况;抗生素药敏试验评估菌株的抗生素敏感性;小鼠毒理试验评估菌株的体内安全性。【结果】短乳杆菌D17能很好地发酵燕麦乳,乳酸产量能达到MRS培养基的82.5%,并且能利用燕麦乳中的内源谷氨酸产生480 mg/L GABA,能明显改善燕麦乳的风味特征;短乳杆菌D17无致病的毒力因子和抗生素抗性基因,虽然存在一些固有的抗生素抗性,但无可转移的抗生素耐药性风险;短乳杆菌D17能定殖于小鼠肠道,对小鼠不但无致病性,而且还对小鼠血清指标、肠道菌群具有一定的改善作用。【结论】短乳杆菌D17具有良好的植物基基质发酵潜能且为安全菌株,体现了其良好的益生潜能。
2024, 51(8):3059-3069. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230905 CSTR: 32113.14.j.MC.230905
摘要:【背景】小肠结肠炎耶尔森菌(Yersinia enterocolitica)是一种人兽共患病原细菌,在我国分布广泛,可引起多种肠道症状以及全身性疾病,对人类和动物的健康造成威胁。【目的】了解辽宁省内部分地区不同畜禽生肉来源的小肠结肠炎耶尔森菌耐药表型、耐药基因、毒力基因及多位点序列分型(multilocus sequence typing, MLST)特征。【方法】对辽宁省2018−2021年分离自市售生鸡肉、生猪肉和生牛肉三类食品样品的26株小肠结肠炎耶尔森菌进行药物敏感性试验和血清型鉴定,并通过全基因组测序技术进行遗传相关信息的分析。【结果】26株小肠结肠炎耶尔森菌对头孢唑啉(cefazolin, CFZ)的耐药程度最高,对多黏菌素E (polymyxin E, CT)全部中介耐药,对氯霉素(chloramphenicol, CHL)和庆大霉素(gentamicin, GEN)两种抗生素均为敏感。26株菌的毒力基因以ail−virF−yadA−ystA−ystB+型为主,存在一株ail+virF−yadA−ystA+ystB−基因型,来自猪肉样品。血清型以O:5为主,占比为84.6%,O:8和未分型的菌株占比均为7.7%。26株菌均携带CRP、rosA和rosB这3种相同的耐药基因,有14株携带vat(F)和blaA基因,2株携带qnrD基因。经MLST分析共获得21种ST型,其中ST150型、ST726型、ST848型、ST143型、ST820型各有2株,其余ST型各1株,同一聚类簇的ST型别,其毒力基因和耐药基因较一致。【结论】辽宁省不同生肉来源的小肠结肠炎耶尔森菌ST型分布较分散,携带多种耐药基因,存在一定的耐药风险。
2024, 51(8):3070-3084. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230946 CSTR: 32113.14.j.MC.230946
摘要:【背景】粪肠球菌(Enterococcus faecalis)作为一种普遍存在的条件致病菌,能引起严重感染,并能作为高耐药/毒力因子的储存和传播者对公共安全造成严重威胁。【目的】掌握安徽地区羊源粪肠球菌ST型分布特征及耐药、毒力特性,并分析其耐药基因、毒力基因与ST型之间的相关性,评估其潜在致病性及对公共卫生的危害性。【方法】以2021−2023年采集自安徽地区的64份羊直肠棉拭子为样本对粪肠球菌进行分离鉴定,采用多位点序列分型(multilocus sequence typing, MLST)方法对菌株进行分型鉴定,Kirby-Bauer (K-B)纸片扩散法测定粪肠球菌对16种抗菌药物的敏感性,并检测9种耐药基因及14种毒力基因的分布。【结果】共分离得到61株粪肠球菌,鉴定为24种ST型,其中9种为新发现ST型;奈替米星(72.13%)、丁胺卡那(75.41%)、四环素(55.74%)和红霉素(63.93%)的耐药比例最高,少数对万古霉素(9.84%)、利奈唑胺(11.48%)耐药,多重耐药(multi-drug resistance, MDR)率为57.38%;耐药基因ermB (77.05%)、aac(6')/aph(2') (52.46%)、tem (55.74%)的携带率最高,vanC (8.20%)、mefA (1.64%)的携带率最低;毒力基因cpd (100%)、efaA (98.36%)、ebp (95.08%)和fsr (81.97%)的携带率最高,hyl (11.48%)的携带率最低;部分耐药基因、毒力基因的分布在不同ST型之间具有显著差异(P<0.05)。【结论】羊源粪便粪肠球菌中携带高耐药和高水平毒力基因,且耐药特性及毒力的分布与ST型有着较高的相关性。
阮文伟,付建红,崔凤真,铁瑞岚,徐国燕,阿依卡买尔·艾克拜尔
2024, 51(8):3085-3102. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230970 CSTR: 32113.14.j.MC.230970
摘要:【背景】环圈链霉菌(Streptomyces anulatus) 89-2-2是一株中度嗜盐放线菌,其次级代谢产物具有抑制蘑菇酪氨酸酶活性、抑制小鼠黑色素瘤B16细胞内酪氨酸酶活性及黑色素合成的作用。目前S. anulatus 89-2-2基因组序列分析尚未见报道,这限制了该菌株中酪氨酸酶抑制剂、黑色素合成抑制剂及其他次级代谢产物合成及调控的研究。【目的】解析S. anulatus 89-2-2基因组序列信息,挖掘其次级代谢产物基因资源,为深入研究该菌株的酪氨酸酶抑制剂产生机理及生物合成调控机制奠定基础。【方法】利用Nanopore测序平台对S. anulatus 89-2-2进行全基因组测序;采用相关软件对菌株89-2-2的基因组序列进行拼接、基因预测、功能注释、进化分析和共线性分析,并预测次级代谢产物合成基因簇,比较不同链霉菌的基因组间差异,研究不同种链霉菌的次级代谢潜力及物种间的进化关系。【结果】菌株89-2-2基因组为一条总长度为8 117 999 bp的线性染色体,G+C含量为71.52%,序列已提交至NCBI的GenBank数据库,登录号为CP137002。生物信息学分析发现基因组含有7 088个编码基因,分别在COG、GO、KEGG、NR数据库提取到5 300、4 176、2 513、7 013个基因的注释信息。同时,通过antiSMASH软件预测到34个次级代谢产物合成基因簇,涉及萜烯类、非核糖体肽类、聚酮类、翻译后修饰肽类等多种天然产物的合成,其中11个基因簇与已知化合物编码基因簇同源性较低,说明该菌株具有产生多种新型次级代谢产物的潜力。通过对菌株89-2-2与S. microflavus DSM40593、Streptomyces sp. AM2-1-1基因组比较分析发现,菌株89-2-2与菌株AM2-1-1基因组线性关系较好,具有较近的亲缘关系;而与菌株DSM40593存在较大区域的倒位现象,亲缘关系较远。菌株89-2-2特有的基因家族和基因数目分别为51个和1 235个。这些结果表明,链霉菌属具有较强的适应多样生态环境的能力,在长期适应过程中,种间的基因组出现了局部的波动,菌株89-2-2特有基因与不同生境的适应关系还需要进一步研究。【结论】分析了菌株89-2-2的全基因组信息,为探究该菌株抑制酪氨酸酶活性与基因组间的联系、分析其次级代谢产物合成基因簇的结构、评估链霉菌次生代谢潜力奠定了基础,为新颖化合物的发现和新药物的开发提供了依据。
2024, 51(8):3103-3118. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230881 CSTR: 32113.14.j.MC.230881
摘要:【背景】蜡蚧刺束梗孢(Akanthomyces lecanii)是重要的生防类虫生真菌,其线粒体基因组详细信息未见报道。【目的】系统研究蜡蚧刺束梗孢线粒体基因组信息,有助于明确该菌准确的系统发育地位,并为虫草科(Cordycipitaceae)真菌物种的系统发育、资源保护和开发利用提供分子依据。【方法】通过对蜡蚧刺束梗孢RCEF6920完整线粒体基因组进行测序,利用生物信息学分析其组成特征、序列重复、系统发育分析、共线性分析,以及与其他虫草科真菌线粒体基因组进行比较。【结果】菌株RCEF6920的环状线粒体基因组全长24 577 bp,共编码43个基因,由15个蛋白质编码基因、2个rRNA基因和26个tRNA基因组成。仅鉴定出一个内含子,其阻断rnl基因并鉴定出编码核糖体蛋白S3 (rps3)的开放阅读框(open reading frame, ORF) orf447。基因组核苷酸组成存在A+T偏移(72.89%)。26个tRNA基因可转运全部20种氨基酸,并表现为典型的三叶草结构。蛋白质编码基因中频率最高的密码子是AGA,其中精氨酸和亮氨酸出现频率最高,蛋氨酸和色氨酸出现频率最低。蛋白编码基因的系统发育关系显示,刺束梗孢属(Akanthomyces)和萨姆森虫草属(Samsoniella)互为姊妹属。与虫草科其他物种相比,蜡蚧刺束梗孢线粒体基因组较小,除部分虫草属(Cordyceps)物种外,在虫草科物种共线性较好。【结论】本研究获得了蜡蚧刺束梗孢的线粒体基因组全序列及相关信息。蛋白编码基因的系统发育分析支持了蜡蚧刺束梗孢的独立分类地位,也表明虫草科真菌线粒体基因组结构较保守。
2024, 51(8):3119-3132. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230920 CSTR: 32113.14.j.MC.230920
摘要:【背景】随着滥用抗生素导致耐药问题日益严重,逐渐破坏动物健康与生态环境。为应对这一全球性公共威胁,多国禁止把抗生素作为食品和饲料添加剂,益生菌的替代使用应运而生。【目的】对产细菌素屎肠球菌(Enterococcus faecium) F11.1G的生物学特性作全面分析,以保证该菌株在生产中的合理及安全应用。【方法】通过热稳定性试验、耐酸试验和耐胆盐试验测定其耐热、耐酸和耐胆盐性能;通过药敏试验探究其耐受药物能力;通过表面疏水性试验、自凝聚性试验间接探究其对细胞的黏附能力;通过蛋白酶耐受试验研究其在蛋白酶作用下活性作用的强弱。【结果】屎肠球菌F11.1G发酵上清液具有较强的热稳定性,在110 ℃条件下仍然能够发挥抑菌作用,而最佳生长温度为37 ℃。当pH 5.9时,菌株生长情况较好且存活率最高,随着pH的降低,其生长受到抑制,当pH值降低为1.8时,菌株仍可生长,但存活率仅有9%。胆盐浓度在0.10%时存活率达140.0%,胆盐浓度在0.15%时,存活率达126.6%,而胆盐浓度在0.20%时,存活率为96.6%;菌株对头孢吡肟、丁胺卡那、庆大霉素、诺氟沙星、红霉素、罗红霉素、多黏菌素B、林可霉素、链霉素、新霉素、甲硝唑、克林霉素、制霉菌素、甲氧苄啶、阿奇霉素和卡那霉素耐受;对头孢他啶、左氧氟沙星、环丙沙星中度敏感;对青霉素、头孢唑啉、头孢呋辛、氯霉素、四环素、多西环素、替考拉宁、克拉霉素和呋喃妥因高度敏感。菌株F11.1G对正己烷、二甲苯、乙酸乙酯和二氯甲烷的疏水率分别为84.29%、25.75%、31.26%和15.08%。菌株F11.1G在3、6、9、12、15和18 h的自凝聚率分别为51%、54%、76%、80%、83%和84%。在蛋白酶K作用下,对大肠杆菌(Escherichia coli)和沙门氏菌(Salmonella)的抑菌效果明显减弱,抑菌圈直径分别为13.05 mm和11.28 mm,抑菌率下降幅度分别为52%和58%,而在胰蛋白酶、胃蛋白酶的作用下未产生抑菌圈,抑菌效果几乎完全丧失。【结论】屎肠球菌F11.1G具有良好的耐高温、耐酸、耐胆盐能力,对丁胺卡那、庆大霉素、诺氟沙星、红霉素和罗红霉素等16种药物耐受,对正己烷有较高的疏水率且自凝聚性良好,经胰蛋白酶、胃蛋白酶处理后抑菌活性丧失,证明该抑菌物质为蛋白类或肽类,为微生态制剂的安全应用提供基础数据。
曹浩榄,王立军,冯颖赢,马博洋,范可强,王立艳,夏焕章,潘国辉
2024, 51(8):3133-3147. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.240270 CSTR: 32113.14.j.MC.240270
摘要:【背景】龟裂霉素(rimocidin)是一种具有广谱抗真菌活性的四烯大环内酯类化合物,对多种真菌性植物病害具有较强的防治作用,因此具有开发成农用抗生素药物的潜力。目前已经陆续发现几株链霉菌可以生产龟裂霉素,如龟裂链霉菌(Streptomyces rimosus) M527,但是龟裂霉素的低产量仍限制其在农用抗生素方面的开发。【目的】系统揭示链霉菌基因组中龟裂霉素生物合成基因簇(rim基因簇)的分布及特征,发现新的龟裂霉素生产菌株,并基于基因工程等策略提高其产量。【方法】采用BLASTp在链霉菌基因组中搜索龟裂霉素已知生物合成酶的同源蛋白,进一步筛选出预测可合成龟裂霉素的基因簇及所在菌株。使用多位点序列分析方法(multi-locus sequence analysis, MLSA)评价含有龟裂霉素生物合成基因簇的菌株的进化关系。基于代谢产物分析鉴定新的龟裂霉素生产菌株,并通过筛选发酵培养基和过表达调控蛋白RimoR2来提高龟裂霉素的产量。【结果】共发掘获得36个新的含有龟裂霉素生物合成基因簇的链霉菌菌株。并通过培养基筛选、发酵及代谢产物分析等证实其中的白色链霉菌(Streptomyces albofaciens) JCM 4342能够合成龟裂霉素及其类似物CE-108。经过培养基优化的龟裂霉素产量为172.5 mg/L。此外,过表达调控蛋白RimoR2后龟裂霉素的产量较出发菌株提高了2.3倍,达到397.1 mg/L。【结论】本研究系统分析了链霉菌中龟裂霉素生物合成基因簇及其所在菌株的分布特点,并通过实验证实其中的S. albofaciens JCM 4342能够合成龟裂霉素及其类似物CE-108。此外,通过基因工程方法实现了龟裂霉素产量的提高。本研究为构建更优的龟裂霉素高产菌株提供了新的元件、菌株和理论基础,将有助于推动龟裂霉素的进一步应用开发研究。
汪流伟,王燕林,惠淑雨,冯齐齐,程宓丽菡,冯瑞,罗文怡,李亚婷,陈瑶瑶,安雪姣
2024, 51(8):3148-3164. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230940 CSTR: 32113.14.j.MC.230940
摘要:【背景】利用微生物法治理造纸废水或被其污染的环境具有重要的现实意义,但是关于微生物在造纸废水高温环境胁迫下的生理补偿适应机制尚缺乏探讨。【目的】以实验室保藏的一株嗜热木质素降解菌Serratia sp. AXJ-M为对象,开展其对热胁迫的生理响应机制研究。【方法】设计温度胁迫培养实验,采集不同温度下的菌体,测定菌体形态、细胞膜流动性与渗透性、细胞海藻糖含量及抗氧化酶的活性变化。基于Illumina Hiseq 2000平台对菌株AXJ-M进行de novo测序分析,用gene ontology (GO)、clusters of orthologous groups of proteins (COG)、Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG)及non-redundant database (NR)进行基因组基本功能注释。【结果】热胁迫实验表明,菌株AXJ-M能够在50−80 ℃的热胁迫环境中生存,其中50 ℃是最适生长温度,在高于70 ℃的热胁迫环境下其生长会被明显抑制。相较于最适温度(50 ℃),菌株AXJ-M经热胁迫培养后细胞表面粗糙程度增加、细胞膜流动性降低、膜通透性提高、海藻糖含量提高。高温胁迫(80 ℃)下与氧化应激有关的一些酶活性显著增加,过氧化氢酶(catalase, CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和过氧化物酶(peroxidase, POD)活性随着培养时间的延长分别提高50%‒80%、30%‒47%、24%‒31%。将基因组测序结果与数据库比对并检索,菌株AXJ-M含有参与响应热胁迫的相关基因。【结论】热胁迫培养可诱导菌株AXJ-M产生耐热性并使菌体形态发生改变,海藻糖含量和抗氧化酶活性的升高保护细胞抵抗外界不良环境。菌株全基因组的初步解析,对研究嗜热菌在高温环境中的分子反应机制奠定了基础。
曹璐璐,万强,金乐萱,吴毓薇,赵昕宇,高宝,曲晓莹,蒋富凤,叶青华,吴清平
2024, 51(8):3165-3178. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.240199 CSTR: 32113.14.j.MC.240199
摘要:【背景】克罗诺杆菌属(Cronobacter)细菌的分离鉴定是临床医学中精准治疗的理论基础,然而,目前的生化鉴定方法仅可将其鉴定至属水平。【目的】开发一种简便、可靠的克罗诺杆菌属生化分种鉴定方法,建立克罗诺杆菌属细菌数值鉴定系统并对其鉴定性能进行评价。【方法】将鉴定系统所需的生化反应配方浓缩整合到一组注塑件中制得鉴定条,辅以数值鉴定理论构建克罗诺杆菌属细菌数值鉴定系统,利用克罗诺杆菌属标准株及分离株对其鉴定准确度进行验证。分离株的鉴定以fusA基因序列分析方法的鉴定结果作为参考标准,与数值鉴定法的检测结果进行比较。【结果】创建了用于鉴别克罗诺杆菌属内9个种/亚种的生化反应阳性概率数据库,同时确定了数值法中的计算方法和结果评价标准,并完成了数值鉴定系统软件的开发。5株克罗诺杆菌属标准株通过细菌数值鉴定系统均得到了正确鉴定,结果评价为极好的鉴定结果;其中,DSM 18707被准确鉴定为都柏林克罗诺杆菌奶粉亚种(C. dublinensis subsp. lactaridi)。测试集的84株克罗诺杆菌属分离株的数值鉴定法与fusA基因测序法的总鉴定一致率为100%;除C. sakazakii IV型(1株)及C. dublinensis III型(1株)的数值鉴定为不可接受的鉴定结果外,其余菌株均得到了明确的鉴定。【结论】本研究开发的克罗诺杆菌属细菌数值鉴定系统操作简便、价格低廉、准确率高,可为临床诊断及相关食品安全检测提供实验依据,具有良好的应用推广前景。
2024, 51(8):3179-3188. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230942 CSTR: 32113.14.j.MC.230942
摘要:【背景】弧菌在全球范围内严重威胁人类健康,副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)、霍乱弧菌(Vibrio cholerae)、拟态弧菌(Vibrio mimicus)和创伤弧菌(Vibrio vulnificus)与食用生的或未煮熟的海鲜所引起的胃肠道感染和败血症有关,因而备受关注。【目的】建立一种实时荧光定量PCR方法,用于检测副溶血性弧菌、霍乱弧菌、拟态弧菌和创伤弧菌,以提高检测效率和准确性。【方法】基于副溶血性弧菌和拟态弧菌的toxR基因、霍乱弧菌的ompW基因、创伤弧菌的vvhA基因设计特异性引物和探针,通过优化反应体系和条件建立四重实时荧光定量PCR体系。【结果】该实时荧光定量PCR方法检测限均为10 copies/µL,扩增效率均在100%左右;在特异性试验中,分别运用多重实时荧光定量PCR和常规PCR对目的菌基因组、非目的菌基因组和空白对照进行扩增,结果均只有目的弧菌扩增明显,表明本方法有良好的特异性;在抗干扰实验中,高浓度弧菌不干扰低浓度弧菌检测;每个浓度梯度进行3次重复实验,每组变异系数均小于1.5%,表明本方法重复性好。【结论】建立的多重实时荧光定量PCR方法可快速、特异地实现对副溶血性弧菌、霍乱弧菌、拟态弧菌和创伤弧菌的检测。
潘瑶,任小侠,胡云皓,王雅茜,刘燕,蓝岚,王豪杰,岳怀宁,吴建平,朱良全
2024, 51(8):3189-3200. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.240226 CSTR: 32113.14.j.MC.240226
摘要:【背景】产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)是引起牛魏氏梭菌病(猝死症)的主要病原,严重危害养牛业。酶联免疫吸附法(ELISA)是诊断疫病及抗体检测的重要手段。【目的】表达重组α-β2-ε融合蛋白,并以此为靶抗原建立间接ELISA抗体检测方法,为临床检测牦牛C. perfringens及流行病学调查提供技术支持。【方法】利用生物信息学软件(EditSeq、Protean)和Jameson-Wolf方法分析牛源C. perfringens的α、β2和ε蛋白抗原指数,截取抗原指数较高肽段并用柔性Linker连接,经密码子优化后克隆至载体pET-32a(+),构建重组表达质粒pET-32α-β2-ε,转化至大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3)感受态细胞,经培养、诱导表达、纯化后采用SDS-PAGE和Western blotting鉴定。以重组α-β2-ε融合蛋白作为包被抗原,经棋盘法和控制单一变量法优化反应条件,建立间接ELISA抗体检测方法,通过受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线确定临界值并对其敏感性、特异性、重复性和临床效果进行评价。【结果】α的241‒403肽段、β2的161‒355肽段、ε的154‒331肽段抗原指数较高,将它们连接并融合表达,经SDS-PAGE和Western blotting鉴定融合蛋白表达正确。ELISA抗体检测方法最佳工作条件为:抗原包被浓度5 μg/mL 4 ℃过夜或37 ℃孵育60 min;5%脱脂乳于37 °C封闭1 h;血清稀释度为1:150于37 °C孵育30 min;酶标二抗1:2 000于37 °C孵育30 min;避光显色10 min。检测临界值为0.470 2;敏感性高,可检测阳性血清最大稀释度为1:3 200;特异性强,与溶血性曼氏杆菌、沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等阳性血清均无交叉反应;重复性好,批内和批间变异系数均小于10%。四川省甘孜藏族自治州部分地区共277份牦牛血清样品检测结果显示,C. perfringens抗体阳性率为89.89%,与商品化产气荚膜梭菌α毒素ELISA检测试剂盒检测结果基本一致。【结论】成功制备重组α-β2-ε融合蛋白并建立检测C. perfringens的间接ELISA抗体检测方法。
2024, 51(8):3201-3226. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.230965 CSTR: 32113.14.j.MC.230965
摘要:【背景】肠道菌群与肝细胞癌的关系密切,对肝脏代谢和免疫产生影响。肠道菌群与肝细胞癌的相关研究引起了持续关注。【目的】分析2003–2023年近20年国内外在肠道菌群与肝细胞癌研究领域的发展趋势、研究现状和热点,为该领域的研究者提供更全面、直观的参考。【方法】分别检索Web of Science Core Collection (WoSCC)数据库和中国知网(China national knowledge infrastructure, CNKI)数据库中肠道菌群与肝细胞癌研究领域的相关文献,利用VOSviewer1.6.19、CiteSpace6.1.R6进行文献计量分析。【结果】分别从WoSCC数据库中检索出符合条件的英文文章659篇,CNKI数据库中检索出符合条件的中文文献70篇,英文文献数量和被引次数逐年增加,中文发文数量总体也呈上升的趋势。中国在发文数量和国际合作方面领先,而美国在被引次数和国际合作方面占优。最有影响力的研究机构为University of California San Diego,最有影响力的学者/团队是Elinav Eran团队,发文最多的期刊为International Journal of Molecular Sciences。关键词共现分析发现,肝细胞癌的发病机制、肠道菌群与非酒精性脂肪性肝病发生发展的关系和以肠道菌群为靶点的肝细胞癌治疗方案是该领域的研究热点,关键词突现显示“gut microbiome”和“immune checkpoint inhibitor”是当前该领域的研究前沿。【结论】本研究从文献计量学角度深入分析了肠道菌群与肝细胞癌关系的研究现状和发展趋势,为研究者在该领域深入挖掘热点和前沿、选择合适的期刊和合作伙伴提供指导。