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微生物学报

  • 2023年第6期文章目次
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    • >封面
    • 封面

      2023, 63(6):0-0.

      摘要 (78) HTML (99) PDF 43.04 M (11929) 评论 (0) 收藏

      摘要:

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      2023, 63(6):0-0.

      摘要 (81) HTML (78) PDF 683.87 K (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >序言
    • 2023年地质微生物学专题序言

      2023, 63(6):Ⅰ-Ⅱ.

      摘要 (139) HTML (341) PDF 310.52 K (335) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >地质微生物学
    • 微生物厌氧氨氧化耦合铁还原的研究进展及展望

      2023, 63(6):2031-2046. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230328

      摘要 (228) HTML (953) PDF 609.62 K (449) 评论 (0) 收藏

      摘要:厌氧氨氧化耦合铁还原[ammonium oxidation coupled to Fe(III) reduction, Feammox]作为一种连接氮循环和铁循环之间的氮代谢途径,在自然界中氨氮转化过程中起到了重要作用。系统研究Feammox驱动的氮铁的生物地球化学耦合过程及其受控因素,有助于深入理解地球元素循环的微生物机制,也有助于揭示Feammox在缺氧地质历史时期对古海洋氮库演变和含铁矿物形成过程中的作用。本文从Feammox发展历史、相关微生物、影响因素和潜在地质意义等方面综述了Feammox的研究过程和研究内容,并对Feammox的未来研究方向提出展望。

    • 微生物互营产甲烷过程中的种间电子传递

      2023, 63(6):2047-2065. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220587

      摘要 (184) HTML (404) PDF 675.00 K (422) 评论 (0) 收藏

      摘要:甲烷作为全球第二大温室气体,是典型的可再生清洁能源,也是碳循环中的重要物质组成。大气中约74%的甲烷由产甲烷古菌和其他微生物的互营产生,种间电子传递(interspecies electron transfer, IET)是微生物菌群降低热力学能垒、实现互营产甲烷的核心过程。IET可分为间接种间电子传递(mediated interspecies electron transfer, MIET)和直接种间电子传递(direct interspecies electron transfer, DIET)两种类型,其中MIET依赖氢气、甲酸等载体完成电子的远距离传输,而DIET则依赖导电菌毛、细胞色素c等膜蛋白,通过微生物的直接接触实现电子传递。本文将从IET的研究历程出发,从电子传递机制、微生物种类、生态多样性等方面对微生物互营产甲烷过程中的两种IET类型进行比较,最后对未来待探索的方向进行展望。本综述有助于加深对微生物互营产甲烷过程中IET的理解,为解决由甲烷引发的全球气候变暖等生态问题提供理论支撑。

    • 南极乔治王岛冰锥洞微生物培养探索

      2023, 63(6):2066-2077. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230087

      摘要 (150) HTML (611) PDF 1.01 M (375) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】南极洲具备独特的环境和相对的生物地理隔离,南极洲各类生境中蕴藏了大量尚未培养和难培养的微生物,也是新颖微生物物种的重要来源之一。本研究以南极冰锥洞这类特殊生境为研究对象,通过培养条件的多样化提升南极微生物的培养率和多样性,揭示南极冰锥洞可培养微生物类群多样性,为该环境可培养微生物功能研究奠定基础,也为南极极端环境未培养微生物的培养方法提供借鉴。【方法】通过采用不同培养基添加复苏促进因子(resuscitation promoting factor, Rpf)的方式,提高南极柯林斯冰盖冰锥洞生境中微生物的可培养率,探究该生境中微生物的多样性。采用4种不同营养水平的培养基,平行添加Rpf进行菌株培养,经分离纯化与16S rRNA基因鉴定,分析冰锥洞可培养微生物的多样性及培养条件对多样性的影响。【结果】本研究共分离培养细菌407株,涵盖5个门、18个科、29个属,其中:放线菌门(Actinomycetota)为优势门,占72.73%;微杆菌科(Microbacteriaceae)为优势科,占69.78%;Lacisediminihabitans属为优势属,占45.70%。从培养基效果分析,培养出菌株数从多到少依次为:R2A培养基(188株)>1/2 R2A+Rpf培养基(144株)>1/2 R2A培养基(46株)>R2A+Rpf培养基(14株)>TSB+Rpf培养基(9株)>TSB培养基(3株)=LB培养基(3株)。而LB+Rpf培养基未培养出微生物。按照文献建议的16S rRNA基因序列相似性98.65%以下为潜在新种依据,分离得到的菌株中共有69株为潜在新菌,涵盖19个潜在新种,分离潜在新种率较高的培养基为R2A培养基、1/2 R2A培养基以及1/2 R2A+Rpf培养基。【结论】本研究共采用8种不同的培养基组合,从南极冰锥洞样品中获得了一定量的可培养细菌,提示了不同培养基添加复苏促进因子对菌株生长的促进作用,并获得多个潜在新种。分离获得的菌株具有较高的多样性,为今后利用不同培养基策略分离极地特殊环境未培养微生物带来启发。

    • 微小杆菌属(Exiguobacterium)细菌的能量代谢途径分析

      2023, 63(6):2078-2093. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220829

      摘要 (309) HTML (423) PDF 1.38 M (517) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】微小杆菌属(Exiguobacterium)细菌广泛分布于海洋及非海洋环境中,具有多种代谢途径以适应复杂多样的生境。本研究从能量代谢途径角度出发,探究该属菌株对不同生境的适应能力。【方法】从美国国家生物科技数据中心(National Center for Biotechnology Information, NCBI)数据库中获取146个Exiguobacterium属菌株的基因组,查找并统计光营养、厌氧呼吸和底物代谢等多种能量代谢途径的关键蛋白或关键酶基因在各菌株基因组中的分布,包括光营养型的视紫红质基因、厌氧呼吸营养型的钼辅因子合成蛋白基因,以及底物代谢营养型中乙醛酸分流途径的异柠檬酸裂解酶及苹果酸合酶基因等。根据对应的氨基酸序列构建视紫红质、MoaC和异柠檬酸裂解酶的系统发育树,分析不同能量代谢途径在该属菌株进化过程中的保守性,推测其对于该属菌株的重要性。【结果】Exiguobacterium属中50%的种具有视紫红质基因,其中分离自非海洋生境的菌株更趋向于含有视紫红质基因。本研究所统计的全部非海洋生境菌株中,含有视紫红质基因的菌株占比约为70%,而在海洋生境菌株中该比例仅为19%。Exiguobacterium属约27%的种存在钼辅因子合成蛋白基因,分离自海洋环境的菌株有该类蛋白的可能性更高(32%:21%),具有完整钼辅因子合成途径的菌株集中于进化树同一分支上的少数种。该属约61%的种存在乙醛酸分流途径相关酶基因,这些种隶属进化树的同一分支,且种内所有菌株都具备相关基因,表明乙醛酸分流途径在Exiguobacterium属的分布具有种特异性。【结论】Exiguobacterium属细菌具有多种能量代谢途径相关基因,包括基于视紫红质的光营养型能量代谢途径、基于钼酶的厌氧呼吸型能量代谢途径和底物代谢营养型能量代谢途径中的乙醛酸分流途径。能量代谢途径多样性可能是Exiguobacterium属细菌适应复杂多样生境的机制之一。此外,本研究发现Exiguobacterium属中不同种、同种不同菌株间存在能量代谢途径差异,且能量代谢途径在该属内的分布多不具备种特异性,表明仅通过16S rRNA基因种属鉴定来预测目标菌株的代谢类型可能有较大偏差和局限性。

    • 柴达木盆地尕斯库勒盐湖区邻近水体对湖泊微生物群落的贡献

      2023, 63(6):2094-2108. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230152

      摘要 (143) HTML (317) PDF 929.60 K (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究尕斯库勒盐湖生态系统中邻近水体对湖泊微生物的贡献。【方法】采集尕斯库勒盐湖区湖水、沉积物以及邻近的泉水、河水和盐田的水样,对其进行地球化学分析;通过16S rRNA基因的Illumina MiSeq高通量测序分析样品的微生物群落组成。【结果】尕斯库勒盐湖区水体和沉积物中的优势门是变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和广古菌门(Euryarchaeota)。盐度和pH是影响尕斯库勒盐湖区群落组成的最主要环境因素。邻近水体对湖泊水体和沉积物的贡献分别为12.94%和7.53%。【结论】邻近水体对尕斯库勒盐湖微生物群落的贡献有限。

    • 小柴旦盐湖脱硫棒状菌属的环境适应性机制分析

      2023, 63(6):2109-2119. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220794

      摘要 (101) HTML (295) PDF 1006.43 K (273) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】青藏高原小柴旦盐湖富含硫酸盐卤水,宏基因组学分析揭示该生境蕴藏着丰富的具有耐盐、固碳和脱硫功能的微生物。本研究拟通过生物信息学分析揭示潜在的固碳脱硫微生物脱硫棒状菌(Desulfotignum)的代谢多样性和环境适应性机制。【方法】利用宏基因组分箱分析和公共数据库下载获得小柴旦盐湖脱硫棒状菌属的基因组,通过文献跟踪和16S rRNA基因数据库检索揭示脱硫棒状菌的全球生境分布,基于基因组分类数据库(genome taxonomy database, GTDB)中120个细菌标记蛋白的系统发育树对脱硫棒状菌属的亚群进行分类,通过重构脱硫棒状菌属不同亚群的生理代谢潜能以及基因组比较分析来解析其环境适应机制和代谢多样性。【结果】脱硫棒状菌属全球分布广泛且主要栖息在高盐生境。小柴旦盐湖沉积物中共得到了9个脱硫棒状菌基因组,结合公共数据库中2个基因组,根据基因组系统发育分析、平均核苷酸一致性(average nucleotide identity, ANI)和平均氨基酸一致性(average amino acid identity, AAI)分析将这11个脱硫棒状菌基因组分为了2个亚群(G1和G2)。脱硫棒状菌属的代谢通路重构显示其存在Wood-Ljungdahl (WL)途径和还原甘氨酸(reductive rglycine, rGly)途径2条潜在固碳途径,其中G1亚群可利用亚硝酸盐、硫酸盐、氧气作为电子受体,还可进行乳酸发酵、硫代硫酸盐歧化以及通过鞭毛进行趋化运动;而G2亚群参与部分硝化作用,可利用硫酸盐和氧气作为电子受体,或进行硫代硫酸盐歧化以及通过菌毛扭动方式来运动。这代表脱硫棒状菌属可能是混合营养型微生物,同时利用有机碳和无机碳作为碳源来生长。G1和G2亚群均通过Trk系统摄入K+来对抗高盐环境。【结论】本研究扩展了脱硫棒状菌属的物种多样性,率先揭示了该属的生理代谢潜能和潜在的环境适应机制。

    • 湖北和尚洞固氮微生物群落的生境特异性及网络分析

      2023, 63(6):2120-2135. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230192

      摘要 (174) HTML (274) PDF 1.05 M (301) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩溶洞穴是喀斯特地貌的重要组成部分,由于其长期黑暗、寡营养等极端条件,使其成为研究陆地深部生物圈的天然实验室。尽管近年来对洞穴微生物多样性的研究不断深入,但对洞穴中固氮微生物的认识却相对薄弱。【目的】查明洞穴中固氮微生物群落的特征以及与生物、非生物因子之间的关系。【方法】本文以湖北和尚洞为例,通过对固氮菌功能基因nifH进行高通量测序和多元统计分析,系统研究了洞穴内外3种生境(洞穴上覆土壤、洞内松散沉积物以及风化岩壁)固氮微生物群落的空间分布特征及其与环境因子之间的关系。【结果】结果表明和尚洞不同生境间固氮菌群落α多样性存在显著差异(P<0.05),以洞穴上覆土壤α多样性最高,洞穴内沉积物α多样性最低。K+、NO2-和NO3-是驱动和尚洞固氮微生物群落组成的重要因子。和尚洞内固氮菌群落组成和分布具有生境特异性,除慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)在3种生境中相对丰度均较高外,上覆土壤以地杆菌属(Geobacter)占主导,洞穴沉积物以固氮菌属(Azotobacter)占主导,而风化岩壁中地杆菌属(Geobacter)、固氮菌属(Azotobacter)以及需盐红螺菌属(Halorhodospira)等主要类群占比相当。共现性网络分析结果显示洞穴固氮菌之间形成了紧密的正相关关系,暗示着固氮菌在洞穴寡营养的极端环境中以协作为主的生存策略。值得注意的是,洞穴固氮菌中有很大一部分未分类的类群,暗示着洞穴中可能蕴含着大量新的固氮类群,是挖掘微生物暗物质的热点区域。【结论】该研究结果揭示了地下黑暗寡营养的和尚洞固氮微生物群落的组成,对深入了解地下黑暗生物圈的氮循环过程、固氮菌与环境之间以及固氮菌种群之间的互作关系具有重要意义。

    • 高砷含水层参与腐殖酸-铁矿物转化的关键微生物群落及其对砷迁移转化的影响

      2023, 63(6):2136-2152. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230255

      摘要 (177) HTML (232) PDF 1.17 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究不同腐殖酸浓度下参与含砷水铁矿转化的微生物类群组成和丰度变化及对砷释放的影响,预测原位高砷含水层中功能微生物群参与有机质—含砷铁矿物转化过程对砷转化释放的作用。【方法】对河套平原高砷地下水和同深度高砷沉积物中的铁还原功能群落进行富集培养,构建室内厌氧微宇宙体系,将富集菌群分别加入到实验室条件下合成的不同浓度腐殖酸(0、1.5、7、14 mg C/L)-含砷水铁矿体系中,通过体系中砷、铁形态及浓度的变化分析,结合高通量测序技术、X-射线衍射(X-ray diffractometer, XRD),探究不同条件下砷的释放固定和群落的演替。【结果】高砷地下水组(G组)和沉积物组(S组)富集得到的铁还原功能群落具有明显差异,G组中以Aeromonadaceae为特殊优势菌群,而S组中以Shewanellaceae为特殊优势菌群。微宇宙实验结果显示,S组的铁还原量相对较高且速率较快;G组与S组中液相砷形态存在明显差异,整个培养期内G组均以As(V)为主,而S组中前期以As(V)为主,当反应到达20 d时液相As(III)高达3.4 μmol/L,推测此时具有砷还原功能的群落占优势地位。当反应达到45 d时,G组和S组中液相砷在添加腐殖酸下均呈现不同程度的固定。不同腐殖酸浓度影响下砷的释放量不同,G组中砷释放量与腐殖酸浓度相一致,而S组中在腐殖酸浓度为7 mg C/L条件下砷释放量最低。X-射线衍射结果显示,S组铁矿物整体转化程度较高,但S组和G组均以针铁矿为主。冗余分析(redundancy analysis, RDA)结果显示,反应前后群落组成和相对丰度发生较大变化,砷添加和腐殖酸添加对群落组成变化具有显著影响。G组向苜蓿科(Comamonadaceae)脱硫杆菌科(Desulfobacteraceae)、伯克氏菌科(Burkholderiaceae)等菌群变化,而S组中向优势群落Comamonadaceae、假单胞菌科(Pseudomonadaceae)、Burkholderiaceae等转变。【结论】在不同浓度腐殖酸-含砷水铁矿体系中,高砷含水层关键微生物类群的组成和相对丰度会发生不同演替,从而对砷的迁移转化造成不同影响。

    • 石灰土演替过程中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的微生物群落特征

      2023, 63(6):2153-2172. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230307

      摘要 (137) HTML (367) PDF 1.54 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳酸盐岩经风化作用并在地形、植被、气候、时间及生物等因素的影响下逐渐演替出黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土。【目的】研究不同演替阶段石灰土颗粒态有机质(particulate organic matter, POM)和矿物结合态有机质(mineral-associated organic matter, MAOM)的微生物群落特征,为岩溶土壤有机质稳定机制研究提供理论依据。【方法】以广西弄岗国家级自然保护区的黑色石灰土、棕色石灰土、黄色石灰土和红色石灰土为研究对象,运用湿筛法将土壤有机质(soil organic matter, SOM)分为POM和MAOM,分析其理化性质以及微生物群落特征。【结果】石灰土演替过程中POM和MAOM的有机碳、总氮、交换性钙含量均呈下降趋势,且MAOM的C/N均大于POM,POM的C/P均大于MAOM。细菌α多样性在黑色石灰土POM和MAOM中最高,且四类石灰土MAOM的真菌多样性比POM要高。AcidobacteriaProteobacteriaAscomycota均为石灰土演替过程中POM和MAOM的优势菌门。总磷是影响石灰土演替过程中POM和MAOM细菌群落变化的关键因子,溶解性有机碳和土壤有机碳分别是影响石灰土演替过程中POM和MAOM真菌群落变化的关键因子。POM和MAOM中黑色石灰土的微生物可能发生了生态位分化,随着石灰土演替细菌与真菌更倾向于协作关系。【结论】岩溶土壤演替过程中POM和MAOM的养分及微生物多样性降低,POM可能是微生物养分的主要来源,MAOM更有利于碳的长期稳定积累。本研究可为岩溶土壤演替过程中微生物在有机质形成过程中的作用提供理论依据。

    • 内源微生物驱油及其对油藏微生物活动的影响

      2023, 63(6):2173-2184. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230001

      摘要 (97) HTML (388) PDF 986.23 K (256) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】新疆油田六中区为典型水驱普通稠油油藏,水驱效果较差,油藏具有丰富的内源微生物,本研究通过分析内源微生物驱油对油藏微生物活动的影响,确定内源微生物驱油技术在该类油藏的应用潜力。【方法】采用高通量测序及分析化学技术,系统研究实施内源微生物驱油技术后油藏细菌群落结构组成、细菌总数和功能菌群的浓度以及采出液的流体性质,总结内源微生物驱油对油藏微生物活动的影响。【结果】现场试验注入激活剂和空气后,内源微生物被显著激活,细菌群落结构发生明显变化,细菌总数及功能菌群浓度普遍提高了2-3个数量级;各种内源微生物代谢活动显著增强,与地层流体相互作用后,原油明显被乳化,最终石油采收率提高5.2%。【结论】对于内源微生物较为丰富的水驱普通稠油油藏,内源微生物驱油技术对油藏微生物活动的影响显著,具有显著的技术优势和较大的应用潜力,微生物群落结构、功能菌群浓度及其相关代谢产物可以作为评价内源微生物驱油现场激活效果的重要指标,为其他内源微生物驱油现场试验提供技术参考。

    • 黄铁矿对煤生物产气和微生物群落结构的影响

      2023, 63(6):2185-2203. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230102

      摘要 (102) HTML (358) PDF 1.61 M (266) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究煤中矿物质黄铁矿对生物产气的影响。【方法】本研究以陕西榆林煤作为生物产气底物,以实验室前期驯化的产甲烷微生物作为出发菌群,通过在厌氧体系中添加不同质量的黄铁矿进行煤生物模拟产气试验。利用气相色谱仪、液相色谱仪、酶标仪、傅里叶红外光谱仪和Illumina高通量测序平台研究产气过程中CH4含量、总挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs) 浓度、辅酶F420含量、产气前后煤中有机官能团和微生物群落结构的变化。【结果】添加适量黄铁矿在产气前期(15-22 d)能促进CH4生成,而产气后期(29-50 d)会抑制产气,而且添加0.5%黄铁矿的在前中期的产气量比对照组高48.1%,累计产气量达到193.67 μmol/g-coal。生物产气实验组反应液中的VFAs和辅酶F420浓度整体均高于对照组,说明添加黄铁矿促进了反应体系中产酸细菌和产甲烷菌的活性。添加黄铁矿后煤中的醇和酚羟基,-NH-和-NH2更易被微生物利用。黄铁矿添加对细菌和古菌的群落多样性有影响,其中古菌影响较大。添加少量黄铁矿可以提升拟杆菌门(Bacteroidota)的群落丰度,而添加黄铁矿较多时可以提升细菌中的芽孢杆菌门(Bacillota)的群落丰度。黄铁矿对体系中的嗜蛋白菌属(Proteiniphilum)、硫还原菌属(Desulfurella)和JGI-0000079-D21细菌影响最为显著。添加黄铁矿后,古菌中的海拉古菌门(Halobacterota)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)丰度变化较大,黄铁矿对体系中的产甲烷古菌属MethanosarcinaMethanomassiliicoccusMethanobacterium影响最为显著。【结论】添加少量黄铁矿会对煤的生物产气具有促进作用,同时会影响发酵过程中微生物群落的组成。

    • 生物淋洗修复钒污染土壤的性能与机理研究

      2023, 63(6):2204-2219. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230240

      摘要 (99) HTML (299) PDF 5.89 M (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】土壤重金属污染问题日益受到关注,其中钒污染逐渐成为研究热点。淋洗是土壤修复的重要手段,但存在污染大、成本高的缺点。生物淋洗技术因其经济高效且环保的特点能够应用于土壤的修复,但其对钒污染土壤的修复,认识仍非常有限。【方法】本研究采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对钒污染土壤进行了生物淋洗试验,通过影响因素试验探究了钒的最佳浸出条件,并应用扫描电子显微镜-能量色散X射线谱分析了钒在淋洗过程中的变化,最后对代谢产物进行了解析。【结果】微生物次生代谢产物能促进土壤中钒的溶出。氧化亚铁硫杆菌对土壤钒的浸出效率较高,生物淋洗20 d后土壤中钒的浸出率达到27.4%,进一步的影响因素试验表明,在固体浓度为3%、接种体积为10%、初始pH值为1.8、初始Fe2+的浓度为3.0 g/L的条件下,土壤中钒的浸出效果最佳。SEM-EDS分析证实生物淋洗后土壤中钒含量减少,其中以非残渣态形式存在的钒更容易被浸出。代谢组学分析显示氧化亚铁硫杆菌在浸出过程中产生了大量代谢产物来应对重金属胁迫。【结论】生物淋洗技术能够有效地实现土壤钒污染的修复,本研究为钒污染土壤提供了一种环境友好的修复方式。

    • 天然Fe(Ⅱ)矿物-生物质强化微生物还原固定五价钒研究

      2023, 63(6):2220-2232. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230321

      摘要 (96) HTML (302) PDF 1.00 M (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】重金属钒的环境危害日益受到关注,微生物可实现高毒性的五价钒[pentavalent vanadium, V(V)]的还原固定,其中电子供体是微生物还原V(V)的关键,尽管天然Fe(II)矿物和天然生物质均被报道可单独支持微生物还原V(V),而基于两者构建的混养体系中微生物还原V(V)的特征尚未揭示。【方法】本研究对天然Fe(II)矿物和生物质进行优选并复配组合,探究混养生物体系中五价钒[V(V)]的还原机理。【结果】磁黄铁矿和木屑对V(V)的去除效率最高,分别为54.2%±3.4%和67.1%±3.1%。当优选的磁黄铁矿与木屑组合复配比例为1:3时可达到最高的V(V)去除效率82.7%±3.1%。V(V)被还原为不溶性V(IV)沉淀,Fe(II)和S(-II)分别被氧化为Fe(III)和SO42−。在混养体系中,脱硫菌(Desulfurivibrio)和硫菌属(Thiobacillus)等自养菌属可能参与磁黄铁矿的氧化与V(V)还原,并利用无机碳源合成有机中间代谢产物,与无胆甾原体属(Acholeplasma)等纤维素降解菌分解木屑的产物一起,被Bacteroidetes_vadinHA17等异养生物利用还原V(V)。【结论】本研究为地下水V(V)污染提供了一种有前景的修复方法。

    • 人工湿地反应性填料开发及其脱氮除磷性能研究

      2023, 63(6):2233-2244. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230329

      摘要 (90) HTML (333) PDF 977.74 K (233) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】人工湿地填料作为反硝化电子供体可以高效且稳定地脱氮除磷,但是填料的选用方式和作用机理尚不明确。【方法】本文以磁黄铁矿、菱铁矿和农业废弃物(木屑等)为人工湿地填料,研究了其对人工湿地反硝化脱氮除磷的效果。【结果】结果显示,质量比1:1的矿石组合和木屑以3:1的质量比作为混合填料,驯化8个周期后NO3--N和PO43--P的平均去除率达到88.6%和88.9%。扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)、X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和群落分析结果表明,微生物能有效利用矿石及其次生产物和木屑进行高效和持久的脱氮除磷,脱氮除磷功能菌硫杆菌(Thiobacillus)、罗姆布茨菌(Romboutsia)和溶杆菌(Lysobacter)得到了富集。【结论】本研究为人工湿地实际应用中新型填料的选择提供理论依据与指导意义。

    • 二氧化碳生物转化制甲烷技术研究进展

      2023, 63(6):2245-2260. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230046

      摘要 (159) HTML (961) PDF 840.67 K (378) 评论 (0) 收藏

      摘要:二氧化碳减量化与转化是当前业界关注及着手解决的重要问题,将二氧化碳作为资源转化为甲烷,有利于环境与社会的可持续发展。本文在分析二氧化碳转化为甲烷技术的基础上,重点介绍了国内外二氧化碳生物转化的研究与进展;总结了二氧化碳生物转化途径及其影响因素,分析了氢营养型、甲基营养型生物转化甲烷机理和生物转化能量来源;探讨了不同产甲烷菌微生物电合成产甲烷和氢气研究进展,总结了微生物电合成法、光合作用法和厌氧消化法等二氧化碳生物转化技术在反应器设计、电极材料选择、工艺条件优化及试验结果评估等方面取得的进展及存在的问题。重点就微生物电合成法的未来研究提出了增强微生物活性、提升氢气利用率、加快高效电极开发、提高能量效率、加强工业废气试验研究和强化光能转化等研究重点和发展方向,同时加强计算机模拟等交叉学科协同创新是促进二氧化碳生物转化技术进步的新方向。

    • 我国三大水系环境微塑料污染现状及其表面微生物群落特征的研究进展

      2023, 63(6):2261-2275. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220856

      摘要 (164) HTML (597) PDF 617.94 K (383) 评论 (0) 收藏

      摘要:微塑料(microplastics, MPs)广泛存在于水生生态系统表层,可为水环境中微生物的富集提供独特的生态位,并对生态系统及人类健康造成潜在威胁。我国是塑料生产及使用大国,正面临着严重的塑料污染问题,我国水系的微塑料污染状况及其表面微生物群落的生态效应受到重点关注。本文总结了我国三大水系(长江、黄河、珠江)微塑料污染现状、微塑料表面微生物群落的分布特征及影响因素,最后对我国水环境中微塑料表面的微生物研究现状和未来发展提出总结与展望。

    • 土壤细菌网络互作调控线虫肠道细菌群落

      2023, 63(6):2276-2290. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230298

      摘要 (122) HTML (232) PDF 10.65 M (410) 评论 (0) 收藏

      摘要:动物肠道细菌群落在联系宿主与生态系统功能中发挥着至关重要的作用。【目的】本研究旨在评估绿肥翻压和水稻生长不同时期对土壤细菌和线虫肠道细菌群落组成和结构的影响,并探究土壤细菌和线虫肠道细菌群落间的潜在关联关系。【方法】基于盆栽试验,结合16S rRNA基因高通量测序技术,分析黑麦草翻压和对照处理下水稻生长的前期(返青期)和后期(收获期)土壤细菌和线虫肠道细菌群落,结合网络分析研究土壤细菌网络互作对线虫肠道细菌群落的潜在影响。【结果】黑麦草翻压对土壤细菌和线虫肠道细菌群落组成和结构没有显著影响(P>0.05);水稻生长后期样品比前期样品具有更高的α多样性。基于随机森林机器学习法获得的土壤细菌和线虫肠道细菌生物标志物之间存在广泛的显著相关关系,为土壤细菌群落变化调控线虫肠道细菌群落组成提供了有力的证据。共现网络分析表明土壤细菌之间的正相互作用显著促进了土壤细菌和线虫肠道细菌之间的正相互作用(P<0.01),进而影响了线虫肠道细菌之间的网络互作。结构方程模型进一步表明土壤养分含量的降低主要通过降低土壤细菌之间正相互作用,从而间接影响线虫肠道细菌之间的互作。【结论】土壤细菌互作可能在调控线虫肠道细菌互作和群落组成方面有重要作用。

    • 青藏高原湖泊沉积物中有机碳组分构成及其对微生物群落结构的影响

      2023, 63(6):2291-2311. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220680

      摘要 (199) HTML (292) PDF 930.93 K (272) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究湖泊沉积物中有机碳组分构成及其对湖泊微生物群落结构的影响。【方法】本研究采集了青藏高原29个湖泊共81个沉积物样品,通过硫酸水解法分析样品中易降解和难降解有机碳含量及其与环境变量之间的相关性;同时使用高通量测序技术分析样品中原核微生物和真菌群落的多样性和组成及其与易降解和难降解有机碳含量的相关关系。【结果】本研究的青藏高原湖泊沉积物中易降解有机碳Ⅰ (labile organic carbon I, LOC Ⅰ)、易降解有机碳Ⅱ (labile organic carbon II, LOC Ⅱ)和难降解有机碳(recalcitrant organic carbon, ROC)的含量分别为0.03-29.62 mg/g、0.02-23.38 mg/g和0.64-75.72 mg/g,ROC是沉积物有机碳的主要组分(占比为54.97%±19.50%)。LOC Ⅰ含量与海拔、总氮、总磷、钙离子、活性钙和活性铁含量显著相关(P<0.05);LOC Ⅱ含量与总氮、钙离子和活性钙含量显著相关;而ROC含量与海拔、总氮、总磷、钙离子和活性钙含量显著相关。其中,钙离子和活性钙的浓度与3种有机碳组分的含量均存在显著正相关,暗示有机质与钙结合的方式可能是青藏高原湖泊沉积物有机碳保存的重要机制。LOC Ⅰ、LOC Ⅱ和ROC含量与沉积物中原核微生物群落α多样性均呈显著正相关;ROC含量与真菌群落α多样性呈显著正相关。LOC Ⅰ含量与α变形杆菌(Alphaproteobacteria)、放线菌(Actinobacteria)、厌氧绳菌(Anaerolineae)、海藻球形菌(Phycisphaerae)和红嗜热菌(Rhodothermia)的相对丰度显著相关;LOC Ⅱ含量与Anaerolineae、γ变形菌(Gammaproteobacteria)和Phycisphaerae相对丰度显著相关;ROC含量与ActinobacteriaAnaerolineae的相对丰度显著相关。LOC Ⅰ含量是影响原核微生物和真菌群落组成的显著环境因子,其解释量分别为1.1%和0.3%。环境因素解释了样品间原核微生物群落7.2%和真菌群落3.9%的变化,而空间因子解释了原核微生物群落14.6%和真菌群落6.4%的变化。随机过程对原核微生物和真菌群落组成的贡献分别为50%和47%。【结论】本研究暗示湖泊沉积物有机碳的保存受到铁、钙元素化学保护机制的影响;有机碳组分含量显著影响原核微生物和真菌群落多样性和组成,但其贡献值较低;环境理化参数、空间因子和生态随机过程对湖泊沉积物原核微生物和真菌群落组成具有重要影响。本研究加深了我们对湖泊沉积物有机碳组分构成及其影响微生物群落组成的认识。

    • 青海湖岸带土壤与沉积物的地化特征与细菌群落对水位上升的响应

      2023, 63(6):2312-2329. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230287

      摘要 (105) HTML (223) PDF 938.89 K (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究青海湖岸带土壤与沉积物的地化特征与细菌群落对水位扩张的响应。【方法】从岸上至岸下沿垂直青海湖岸带方向,采集距离湖面不同高度土壤(土壤:S1、S2)、岸边不同水深表层沉积物(过渡区:E0、E6、E17)及湖心表层沉积物(沉积物:D1、D2)样品,土壤与沉积物水深(土壤水深表示为负数)从小到大的变化表征岸边土壤被淹水转变为沉积物的过程。采用地球化学分析和16S rRNA基因高通量测序技术,探究岸带土壤与沉积物样品中的地化特征与微生物群落构成。【结果】青海湖水位上升导致的生境转变对岸带土壤与沉积物的理化性质、营养水平、有机碳类型等地化特征产生显著影响。具体表现为,随着水位升高,岸带土壤与沉积物的pH、矿物结合态有机碳含量显著升高,而碳氮比值、可溶性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)、颗粒态有机碳含量显著下降。随着水位上升,青海湖岸带被淹没土壤的细菌群落多样性下降,且群落结构发生明显变化。这种变化与环境因子变化密切相关,具体表现为,细菌群落物种丰富度指数和香农多样性指数随着水位上升呈下降趋势;活性金属结合态有机碳含量与细菌群落多样性的变化密切相关;理化性质(pH)、营养水平[总有机碳(total organic carbon, TOC)含量]、有机碳质量(碳氮比值及活跃碳库II、矿物结合态有机碳含量)是影响细菌群落结构的重要环境因子,且理化性质、营养水平、有机碳质量三者对细菌群落结构差异的影响贡献相当。【结论】青海湖水位上升显著影响了岸带土壤与沉积物的理化性质、营养水平及有机碳质量等地化特征,并重塑了细菌群落结构。这意味着在青藏高原湖泊广泛扩张的背景下,青藏高原湖泊的区域碳循环稳态将随之发生改变。本研究对湖泊扩张过程中土壤与沉积物的微生物群落演变规律及生态系统碳稳定性评价提供了一定的数据基础和理论支撑。

    • >综述
    • CBM在多糖底物降解中的应用进展

      2023, 63(6):2330-2339. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220704

      摘要 (210) HTML (129) PDF 494.66 K (298) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳水化合物结合模块(carbohydrate-binding module, CBM)是碳水化合物活性酶的重要组成部分,其功能是识别并结合到特定的多糖底物上以提高催化结构域在底物附近的浓度及催化效率,帮助其更好地降解如纤维素、木聚糖、几丁质和黄原胶等大分子化合物。不同家族的CBM因其来源或结构不同往往会具有不同的底物结合特性。本文从CBM的家族、结构和功能等方面对CBM近年来的研究进行了综述,特别是对其作为融合单元运用到多糖底物的降解和糖苷水解酶改造方面的应用进行了总结。

    • 产肠毒素大肠杆菌诱导肠上皮细胞凋亡的研究进展

      2023, 63(6):2340-2349. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220717

      摘要 (103) HTML (321) PDF 464.56 K (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:产肠毒素大肠杆菌(enterotoxigenic Escherichia coli, ETEC)是引起人和动物腹泻的重要病原菌之一,其中黏附素和肠毒素是其感染引起腹泻的主要毒力因子。首先,黏附素介导ETEC与宿主小肠上皮细胞的黏附和定殖。随后,定殖的细菌产生肠毒素,导致水、电解质代谢紊乱,最终引起水样腹泻。传统的观点认为ETEC属于非侵袭性大肠杆菌,并不会引起肠上皮细胞凋亡和破坏肠道的屏障结构。但是越来越多的研究证据表明,在体外和体内ETEC感染均可诱导肠上皮细胞凋亡,破坏宿主肠黏膜屏障的完整性,促进疾病发展。本文将就ETEC不同毒力因子诱导细胞凋亡的具体机制、细胞凋亡与疾病发展的相关性以及在临床如何利用抗凋亡治疗预防ETEC感染等方面进行综述,旨为进一步深入阐明ETEC的分子致病机制提供参考,为防治ETEC引起的腹泻提供新策略。

    • 细菌蛋白酶体及蛋白酶体抑制剂研究进展

      2023, 63(6):2350-2368. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220719

      摘要 (129) HTML (479) PDF 909.77 K (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:蛋白酶体在真核生物、古菌和部分细菌(主要是放线菌)的胞内蛋白质降解中起着至关重要的作用。虽然三域生物蛋白酶体的结构相似,但细菌蛋白酶体在组装、调节、生理功能等方面与真核生物和古菌都截然不同。研究细菌蛋白酶体不仅有助于认识其起源和进化历程,也将为发掘蛋白酶体抑制剂(proteasome inhibitor, PI)这类具有广阔药用前景的化合物提供指导。本文综述了细菌蛋白酶体的结构、功能和进化假说,并概括了细菌蛋白酶体抑制剂的最新研究进展,期望为相关研究提供参考。

    • 内生真菌与宿主植物协同调控砷胁迫作用机制研究进展

      2023, 63(6):2369-2384. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220743

      摘要 (87) HTML (267) PDF 648.54 K (214) 评论 (0) 收藏

      摘要:丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)和深色有隔内生真菌(dark septate endophytes, DSE)是植物根系中最主要的两大类内生真菌,均可与植物根系形成菌根共生体,在促进植物生长,提高重金属等胁迫抗性方面发挥着重要作用。砷(arsenic, As)及砷化合物具有较强的毒性,可在植物中富集,造成生物链毒害。本团队一直致力于内生真菌与药用植物生长、活性物质合成,砷吸收、积累关系的研究,并取得了一定的进展。结合团队现有研究和前人研究成果,本文分析归纳了砷胁迫条件下,AMF定殖对宿主植物生长和砷吸收、积累的影响;详细阐述了砷胁迫条件下,宿主植物生理活动、抗氧化系统、激素水平、转录水平响应AMF调控的变化。其后,从宿主植物细胞内、外两个方面总结内生真菌与宿主植物协同调控砷胁迫的作用机制,归纳为“生长稀释效应” “菌丝隔离” “螯合过滤” “菌根固定化(mycorrhizal immobilization)” “转运体抑制效应”“生物转化作用”和“保宿主、降氧化”等7项作用机制,并绘制了不同机制之间的作用关系图。DSE-宿主植物调控砷胁迫的研究相对较少,对已有研究进行梳理归纳,发现DSE增强宿主植物砷耐性机制与AMF类似。本文对研究内生真菌与宿主植物协同调控砷胁迫作用机制,解决土壤砷污染问题,实施生态农业或中药材生态化种植,降低植物关键部位砷积累具有重要的参考价值。

    • >研究报告
    • 不同制曲工艺对速成永川豆豉后发酵过程和产品品质的影响

      2023, 63(6):2385-2400. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220679

      摘要 (111) HTML (232) PDF 1.44 M (232) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】传统永川豆豉和速成永川豆豉生产工艺不同,在风味品质上有着显著的差异。【方法】为明确制曲工艺对豆豉品质的影响,本研究比较了传统自然制曲和米曲霉(Aspergillus oryzae)制曲永川豆豉在速成工艺下的理化特性及微生物群落差异。【结果】自然制曲速成永川豆豉氨基酸态氮含量和色泽显著高于米曲霉制曲速成永川豆豉(P<0.05),但还原糖含量显著低于米曲霉制曲速成永川豆豉(P<0.05),2种制曲速成永川豆豉可滴定酸度含量无显著性差异(P>0.05)。微生物分析表明,自然制曲速成永川豆豉微生物丰富度及多样性显著高于米曲霉制曲速成永川豆豉(P<0.05)。自然制曲速成永川豆豉的优势菌属为毛霉菌属(Mucor)、芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、肠球菌属(Enterococcus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、维克霉属(Wickerhamomyces)和青霉属(Penicillium)等。米曲霉制曲速成永川豆豉的优势菌属为芽孢杆菌属、棒状杆菌属(Corynebacterium)、曲霉属(Aspergillus)和念珠菌属(Candida)等。此外,2种制曲速成永川豆豉均有少量的德巴利氏酵母属(Debaryomyces)参与。【结论】不同制曲工艺对速成永川豆豉的理化特性和微生物群结构有显著影响,自然制曲速成永川豆豉的关键理化指标显著优于米曲霉制曲速成永川豆豉。

    • 耐砷促生菌对超富集植物蜈蚣草砷吸收及根际微生物群落的调控作用

      2023, 63(6):2401-2414. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220553

      摘要 (165) HTML (254) PDF 954.19 K (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】分析添加外源促植物生长微生物(plant growth-promoting bacteria, PGPB)对植物生长、砷富集和根际微生物的影响,为植物-微生物联合修复砷污染土壤提供参考。【方法】通过添加外源PGPB,研究蜈蚣草生物量和砷富集量与外源微生物促植物生长特性的关系,采用高通量测序技术分析蜈蚣草根际微生物群落在外源PGPB干预下的变化规律。【结果】2株根际菌(假单胞菌PG12、芽孢杆菌R19)和1株内生菌(恶臭假单胞菌S6)具备典型的促植物生长特性,对蜈蚣草的促生作用顺序为:PG12>S6>R19,与对照组相比,生物量分别提高了234% (P<0.01)、136% (P<0.01)和67%;添加外源PGPB后,蜈蚣草砷含量从对照的18.50 mg提高到了31.25−46.95 mg,增幅高达153% (PG12)和139% (S6),对应的蜈蚣草砷浓度从2 616.34 mg/kg降至1 348.04−2 156.23 mg/kg,呈现出典型的砷“稀释效应”;α多样性指数Sobs、Chao和Ace显示,仅R19处理显著提高了根际微生物的群落多样性,而β多样性指数PCA、PCoA和PLS-DA表明各处理组之间均存在较明显的聚类差异;物种组成分析表明,外源PGPB影响了蜈蚣草根际微生物群落的分布,表现为ArthrobacterSolirubrobacter等群落相对丰度的增加和AcidibacterDongia、MND1等群落相对丰度的减少,这些菌群可能与蜈蚣草生长和砷吸收有关。【结论】外源添加PGPB对蜈蚣草生长、砷吸收和根际微生物群落均有显著调节效应,此结果可为揭示微生物强化植物砷修复的机制并为促进植物-微生物联合修复砷污染土壤的相关研究提供参考。

    • 红色红曲菌M7的丝衣霉酸基因簇及其功能研究

      2023, 63(6):2415-2429. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220716

      摘要 (96) HTML (339) PDF 1.31 M (319) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】明确红色红曲菌(Monascus ruber) M7的基因组中是否存在丝衣霉酸(byssochlamic acid, BA)基因簇,并探讨BA基因簇中聚酮合酶基因mr-Bys及3-羟酰基辅酶A脱氢酶基因mr-hdh对BA产生的影响。【方法】采用生物信息学方法对M7基因组进行分析,以确定BA候选基因簇;以基因敲除及过表达方法研究mr-Bysmr-hdh对BA产生的影响;以超高效液相色谱(ultra-performance liquid chromatography, UPLC)和质谱(mass spectrometry, MS)方法分析BA。【结果】在红色红曲菌M7基因组中发现了BA基因簇,敲除mr-Bys后,BA消失,而敲除和过表达mr-hdh均可影响BA的产生。【结论】红色红曲菌M7基因组中存在BA基因簇,可产生BA。研究结果不仅丰富了红曲菌次生代谢产物及其合成途径的相关研究,也为以红曲菌为菌种开发新产品奠定了基础。

    • 乙胺丁醇与异烟肼协同对耻垢分枝杆菌生长的影响研究

      2023, 63(6):2430-2439. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220729

      摘要 (83) HTML (319) PDF 674.11 K (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】异烟肼(isoniazid, INH)和乙胺丁醇(ethambutol, EMB)是治疗结核病(tuberculosis, TB)的2种主要一线药物,虽然这2种药在临床上的联合使用有效地遏制了结核病的蔓延,但是它们之间潜在的协同作用机制却十分不清楚。【方法】本项目以耻垢分枝杆菌为模式菌株,首先,克隆Ms0606基因并以异丙基β-d-1-硫代吡喃半乳糖苷(isopropyl β-d-1-thiogalactopyranoside, IPTG)诱导蛋白质的表达,再采用等温滴定量热法(isothermal titration calorimetry, ITC)证实Ms0606蛋白与EMB存在相互作用,进一步通过凝胶迁移实验(electrophoretic mobility shift assay, EMSA)证明EMB对Ms0606的DNA结合活性的影响,然后检测基因Ms0606超表达菌株在INH及INH+EMB处理下细菌的生长曲线。【结果】最终纯化得到纯度较高的Ms0606蛋白,EMB与Ms0606以1:1的比例结合,并且EMB能特异性地增强Ms0606的DNA结合活性,在非致死剂量EMB存在下,Ms0606过量表达增强了INH对M. smegmatis MC2155的杀菌能力。【结论】发现由Ms0606编码的TetR家族转录调控因子,在2种药物协同作用中发挥作用,进一步研究将有助于我们对细菌抗药性调控机制的了解。

    • CD630_27900基因缺失显著降低艰难拟梭菌自溶速率、毒力及对酸和抗生素的耐受性

      2023, 63(6):2440-2455. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220731

      摘要 (83) HTML (323) PDF 1.32 M (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:艰难拟梭菌(Clostridioidesdifficile) CD630_27900基因位于slpA-cwp66基因座上,CD630_27900基因属于假定的Lmbe家族的酶,但基因功能尚未明确。【目的】本研究通过构建艰难拟梭菌CD630_27900基因敲除菌株,比较野生型菌株(CD630)与突变株表型差异,探讨CD630_27900基因对艰难拟梭菌感染的影响。【方法】用非等长同源臂偶联等位交换(allele-coupled exchange, ACE)构建CD630_27900基因缺失菌株与回补菌株。比较它们在生长曲线、自溶素(cwp19,Acd)基因表达、细胞毒力、主要毒素基因表达、抗生素及pH敏感性差异,以研究CD630_27900基因的功能。【结果】成功构建∆CD630_27900突变菌株和::CD630_27900回补菌株。菌株∆CD630_27900在衰亡期自溶速率显著低于菌株CD630,::CD630_27900自溶速率恢复。实时荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)结果显示,缺失CD630_27900基因,自溶素cwp19Acd基因表达量降低,::CD630_27900自溶素基因表达增强。相较于CD630,∆CD630_27900菌株细胞毒力、毒素基因tcdAtcdB表达量降低。相较于CD630,∆CD630_27900对氨苄青霉素、甲硝唑、阿莫西林、万古霉素、诺氟沙星、头孢西丁、卡那霉素更加敏感,::CD630_27900对以上抗生素敏感性恢复。此外,∆CD630_27900对酸比CD630敏感,对碱敏感性未发生变化。::CD630_27900对酸敏感性恢复至野生型水平。【结论】敲除CD630_27900基因,艰难拟梭菌自溶速率变慢、自溶素cwp19Acd基因表达量降低、细胞毒力、毒素基因tcdAtcdB降低,说明CD630_27900基因影响菌株自溶以及毒力释放。菌株∆CD630_27900对临床上常见的抗生素及酸性环境更加敏感,且这些变化均可通过基因回补恢复。提示该基因可作为联合抗生素治疗艰难梭菌感染(Clostridioides difficile infection, CDI)的潜在靶点。

    • 石油污染土壤自然衰减过程多环芳烃降解基因动态特征

      2023, 63(6):2456-2471. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220746

      摘要 (79) HTML (273) PDF 1.15 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:新疆石油污染土壤中微生物多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)降解功能基因研究甚少,且环境因子和功能基因之间相关性仍不清楚。【目的】揭示新疆石油污染砂质土壤自然衰减过程中多环芳烃降解关键基因结构和变化规律。【方法】以新疆准东油田为研究区,分析同一采油区不同石油污染年限土壤理化因子和多环芳烃含量变化,采用扩增子测序研究石油自然衰减过程中多环芳烃降解酶基因结构变化规律,利用Mental检验探讨其环境驱动因子。【结果】石油污染时间1年和3年的土壤中有多项理化指标与背景土存在显著性差异,而污染5年土壤与背景土之间仅2项指标具有显著性差异,随石油自然衰减逐渐恢复至正常。石油污染1年的土壤中16种多环芳烃除苊烯和䓛以外,其余14种多环芳烃均高于石油污染3年和5年土壤,多环芳烃总量和含油率污染1年土壤均显著高于污染3年和5年的土壤,多环芳烃会在污染后短时间内迅速被降解。扩增子测序结果显示,萘双加氧酶基因分类操作单元(operational taxonomic units, OTUs)序列随污染年限延长逐渐增多;芳环羟化双加氧酶基因OTUs序列BLAST(basic local alignment search tool)比对注释为6类多环芳烃降解基因,随着污染年限延长呈现先升高后降低趋势,污染5年土壤后OTUs急剧减少。Mental检验结果显示,土壤可溶性有机碳和含水量会显著影响功能基因结构,多环芳烃并不能显著影响功能基因结构。【结论】新疆准东油田石油污染砂质土壤自然衰减过程中多环芳烃降解基因结构主要受土壤可溶性有机碳和含水量影响。

    • 基于超高效液相色谱-串联质谱技术的柑橘黑点病菌(Diaporthe citri)发育关联代谢物分析

      2023, 63(6):2472-2487. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220745

      摘要 (77) HTML (313) PDF 1.13 M (256) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】柑橘黑点病是柑橘间座壳菌(Diaporthe citri)引起的真菌性病害,是危害柑橘的重要病害之一,D. citri在生长发育过程中经历菌丝生长(10 d, T1)、分生孢器形成(20 d, T2)和分生孢器产孢(30 d, T3)三个阶段。通过不同发育阶段代谢组分析,挖掘病原菌发育过程中标记物、关键代谢物,为黑点病菌产孢机制、代谢调控等深入研究提供依据。【方法】利用超高效液相色谱-串联质谱(ultra performance liquid chromatography/tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS)技术分析了D. citri发育过程中的代谢变化,采用主成分分析(principal component analysis, PCA)和正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis, OPLS-DA),筛选出了显著差异代谢物并进行了KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析。【结果】D. citri生长发育的3个阶段共鉴定出1 090种代谢物,基于二重筛选条件(VIP≥1,fold change≥2和fold change≤0.5),T1 vs. T2、T2 vs. T3、T1 vs. T3比较组分别筛选出265、456和580个显著差异代谢物,差异代谢物主要是有机酸、甘油酯类、脂肪酸和氨基酸等物质,病原菌在生长发育过程中形态发育与代谢物变化密切相关。亚油酸及其代谢产物[inolenic acid、13-过氧化羟基-9Z,11E-十八碳二烯酸[(±)13-HpODE]、(9S,10E,12Z)-9-羟基十八碳-10,12-二烯酸[9(S)-HODE]、9-氧代-10E,12Z-十八碳二烯酸(9-oxoODE)、13-氧代-9Z,11E-十八碳二烯酸(13-oxoODE)、9-过氧化羟基-9Z,11E-十八碳二烯酸[(±)9-HpODE]、9,12,13-三羟基-十八碳单烯酸[9(S),12(S),13(S)-TriHOME]和(±)9,10-二羟基-12Z-十八碳烯酸(9,10-DiHOME)、γ-linolenic acid]和花生四烯酸及其代谢物[脂氧素B4 (LXB4)、15-酮基-前列腺素F2a (15-keto prostaglandin F2α)、20-羧基-白三烯B4 (20-carboxy LTB4)和15-脱氧-δ12,14-前列腺素J2 (15-deoxy-δ-12,14-PGJ2)]可能与D. citri产孢机制有关。【结论】D. citri在生长发育过程中形态发育与代谢物变化密切相关,氧化脂类代谢物(亚油酸及其代谢产物和花生四烯酸及其代谢物)是D. citri产孢的关键代谢物。

    • >技术与方法
    • 基于细胞热漂移测定(CETSA)技术鉴定活细胞内药物靶标的标准操作流程

      2023, 63(6):2488-2501. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220702

      摘要 (256) HTML (758) PDF 810.99 K (651) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】细胞热漂移测定(cell thermal shift assay, CETSA)技术是一种检测细胞内药物(配体)和蛋白质(靶标)相互作用的技术,原理是当蛋白质结合药物后,其热稳定性会发生变化,通过测定这种变化去鉴定药物和蛋白之间的相互作用。本研究以治疗多发性骨髓瘤的靶向药帕比司他(panobinostat)为例,建立基于蛋白印迹杂交(Western blotting)和CETSA技术的药物靶蛋白鉴定的标准操作流程。【方法】首先用药物panobinostat处理培养的K562细胞,然后加热处理细胞、裂解细胞及提取可溶性蛋白,以及用抗靶蛋白的抗体经Western blotting定量可溶性蛋白。【结果】经Western blotting定量及曲线拟合,成功得到3个蛋白——组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase, HDAC1)、人突触蛋白(human syntaxin-4, STX4)以及四三肽重复结构域(tetratricopeptide repeat domain 38, TTC38)随温度变化的热熔解曲线和恒定温度条件下的药物剂量反应曲线。【结论】HDAC1、STX4及TTC38为药物panobinostat在K562细胞中的靶蛋白。本研究建立了基于CETSA和Western blotting技术,鉴定活细胞中药物靶标蛋白的标准操作流程。实验可在2-3 d内完成。

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