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微生物学报

  • 2023年第63卷第12期文章目次
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      2023, 63(12):0-0.

      摘要 (64) HTML (101) PDF 33.87 M (272) 评论 (0) 收藏

      摘要:

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      2023, 63(12):0-0.

      摘要 (56) HTML (88) PDF 212.72 K (147) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • 金黄色葡萄球菌病防治研究进展

      2023, 63(12):4441-4450. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230260

      摘要 (410) HTML (883) PDF 426.68 K (390) 评论 (0) 收藏

      摘要:金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, SA)被认为是最常见的食源性致病菌之一,引起人畜的感染性疾病,导致皮肤、软组织和血液感染,引发脓毒症和中毒性休克综合征。随着抗生素的滥用,金黄色葡萄球菌的耐药性逐渐增强,导致耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin resistant Staphylococcus aureus, MRSA)的出现,并且在全球范围内散播,严重危害公共卫生安全。目前亟需有效控制SA感染的新疗法,因此本文对金黄色葡萄球菌防治技术的研究进展进行综述,并对其防治前景进行了分析,以期对金黄色葡萄球菌尤其是MRSA的控制提供理论指导。

    • 根除细菌生物被膜的新视角:分散

      2023, 63(12):4451-4466. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230263

      摘要 (128) HTML (260) PDF 676.33 K (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:细菌生物被膜(biofilm, BF)是细菌为对抗外界压力形成的一种自我保护结构,对于抗菌药物具有极高的耐受性,在临床上极易引发难治性慢性感染。BF分散是指在BF形成周期中,膜内细胞主动逸出,恢复浮游生长模式,寻找新定植位点的过程。由于细菌在浮游状态下,更易受到抗菌药与免疫反应的作用,诱导BF分散是控制BF相关感染(biofilm-associated infections, BAI)的一条富有前景的策略。本文从BF分散的方式和信号分子等角度,对BF分散的调控机制进行分析;归纳能影响BF分散的物质,并对BF分散后可能带来的危害及未来的研究思路进行简述,以期为研发新型分散剂和深入研究药物作用的靶点提供理论参考。

    • 后生元缓解胃肠道疾病的研究进展及其潜在机制

      2023, 63(12):4467-4481. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230280

      摘要 (146) HTML (286) PDF 1.11 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:胃肠道是全身代谢最活跃的器官之一,也是人体内最大的细菌库。人体胃肠道中含有丰富的微生物群,其与宿主健康存在着错综复杂的关系。肠道菌群处于一种动态平衡的状态,当这种平衡被打破时会引起便秘、腹泻、肠易激综合征、炎症性肠病和结直肠癌等胃肠道疾病的发生。近年来,关于后生元的研究越来越多,其对肠道屏障的保护作用与益生菌类似甚至效果更佳。本文重点介绍了当前后生元在动物实验和临床中改善胃肠道疾病的相关研究,探讨了后生元在胃肠道中的作用及其在增强上皮屏障、调节免疫系统、肠道菌群和神经系统4个方面的潜在作用机制。

    • 细菌溶血磷脂的生物合成及生物学功能

      2023, 63(12):4482-4501. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230282

      摘要 (138) HTML (743) PDF 656.11 K (369) 评论 (0) 收藏

      摘要:溶血磷脂(lysophospholipids, LPLs)是细胞膜中的一类脂质代谢中间产物,主要由磷脂分子被水解后生成。LPL的生物学功能与其前体磷脂有明显的区别。在真核细胞中,LPL是一种参与多种胞内生物信号调控的重要活性分子,但在细菌中,LPL的生物学功能还未被充分揭示。LPL通常是细菌细胞膜中的次要组分,在环境压力条件下其含量可显著升高。除了参与细胞膜磷脂代谢,LPL被认为在细菌环境适应性及致病性中发挥重要作用。其在细胞膜中的累积可以显著提高细菌在环境压力下的存活及增殖效率,同时还是细菌感染过程中重要的信号分子。近期有研究表明,LPL可能是细菌新发现的潜在毒力因子。本文因此将结合最新研究数据,对不同种类LPL的从头合成通路以及LPL在细菌抵御环境压力和细菌-宿主互作等方面所发挥的生物学功能进行综述,为对细菌致病机制和防治细菌感染的相关研究提供新的思路和参考借鉴。

    • 溶磷菌在磷素循环和生态农业中的作用与其生物肥料应用

      2023, 63(12):4502-4521. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230288

      摘要 (100) HTML (350) PDF 664.67 K (279) 评论 (0) 收藏

      摘要:大多数农业土壤有效磷资源有限,使用磷肥虽能缓解作物磷缺乏现象,但却带来较大的环境风险,影响农业生态稳定。微生物是土壤磷素循环的组成部分,在介导植物磷的可用性方面起着重要作用。溶磷菌(phosphate-solubilizing bacteria, PSB)可溶解土壤难溶性无机磷和有机磷,促进根系磷吸收,同时增强作物对逆境(如生物胁迫和非生物胁迫)的抵抗能力。目前,使用PSB作为潜在生物肥料已引起了相当大的关注,在可持续农业方面具有广阔的应用前景。本文系统阐述了PSB的农业生态学功能,并结合有机酸、水解酶、铁载体和1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane- 1-carboxylic acid, ACC)脱氨酶等因素,阐述了PSB溶磷促生的生理和分子机制,重点分析了PSB对土壤微生物群落的影响及其与根系分泌物的互作关系,同时介绍了应用推广PSB生物肥料的重点和难点,并提出使用PSB生物肥料是提高农业磷肥使用效率和作物产量的有效措施。文章还对PSB生物肥料在未来的研究及生产应用方面提出了建议,以促进PSB生物肥料在生态农业中的应用,缓解农业资源和环境带来的双重挑战,满足未来全球粮食安全需求,顺应绿色生态农业的发展趋势。

    • 厌氧氨氧化菌内含物——糖原颗粒

      2023, 63(12):4522-4535. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230332

      摘要 (122) HTML (159) PDF 1.01 M (221) 评论 (0) 收藏

      摘要:厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium-oxidizing bacteria, AnAOB)是分类学上新近建立的细菌类群。由于生长缓慢,培养困难,迄今没有获得纯培物。与已知细菌类群相比,AnAOB具有诸多特异性细胞结构和功能。AnAOB是化能自养型细菌,但在其细胞内经常可见贮藏性的内含物——糖原颗粒。探讨这种糖原颗粒的性状与动态,可深化人们对AnAOB的认识。本文结合文献报道及前期研究基础,对厌氧氨氧化菌糖原颗粒的结构、代谢和功能特性进行了探讨,分析认为AnAOB糖原颗粒分布于核糖细胞质内,且处于多途径合成与多位点消耗的动态平衡中;此外,糖原颗粒具有提供能量、碳架和应激保护等能力,对逆境下AnAOB的生存具有重要意义。本综述可为厌氧氨氧化菌的深入研究和工程应用提供支撑。

    • 肠道微生物群与药物相互作用的研究进展

      2023, 63(12):4536-4554. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230334

      摘要 (149) HTML (521) PDF 648.68 K (229) 评论 (0) 收藏

      摘要:药物的代谢是机体对药物处置过程的关键步骤,而肠道作为机体中重要的微生态系统,其在药物代谢方面的作用至关重要。肠道微生物群能够对各种药物等外源化合物进行生物转化、积累,并改变这些物质的活性和毒性,从而影响宿主机体对它们的反应。肠道微生物群与药物之间的相互作用相当复杂,亟待更多更加深入、全面的发掘和研究。近年来,随着人们对肠道微生物群代谢及其与药物互作关系,肠道菌-宿主共代谢认知的不断深化,越来越多的研究表明肠道微生物在药代动力学中扮演重要角色。本文通过调研、整理、归纳和总结国内外相关文献资料,对机体肠道微生物的分类、功能,几种常用药物对肠道微生物的影响以及肠道菌群对药物的代谢作用效果与几个主要的机制进行了梳理和综述,并讨论了微生物和药物之间的双向互作。有利于增进对微生物群影响药物疗效及其代谢途径和机制的了解,提高调控肠道微生物改善治疗的可能性,为指导临床合理用药、精准用药、个体化治疗、药物的评价和新药研发等提供科学参考。

    • >研究报告
    • 响应面法优化爪哇虫草菌的培养条件及其对斜纹夜蛾的毒力和保护酶活性影响

      2023, 63(12):4555-4573. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230231

      摘要 (113) HTML (199) PDF 1.10 M (200) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】优化爪哇虫草菌Bd01的固态发酵培养条件,测定分生孢子对斜纹夜蛾3龄幼虫的毒力,研究被爪哇虫草菌侵染后寄主体内的保护酶活性变化。【方法】采用单因素试验确定爪哇虫草菌Bd01最佳的固态培养基及培养条件,利用Box-Behnken响应面法优化发酵参数,采用浸渍法测定分生孢子对斜纹夜蛾3龄幼虫的毒力,同时利用分光光度计法测定斜纹夜蛾3龄幼虫体内酶活性变化。【结果】以产孢量为指标,通过响应曲面法优化的爪哇虫草菌Bd01最佳产孢条件为:培养基营养成分含量为30.24 g/L,pH值为7.55,光照时长为12.06 h,在该条件下,培养基的产孢量为2.78×108孢子/mL。浓度为1×108孢子/mL的爪哇虫草菌孢子液对斜纹夜蛾3龄幼虫具有一定毒力,处理7 d时致死中浓度(LT50)为3.11 d,致死中时(LC50)为4.68×105孢子/mL,校正死亡率为88.68%。处理后未死亡的斜纹夜蛾幼虫体内保护酶活性与对照组相比发生显著变化。【结论】优化后的培养基能够显著增加爪哇虫草菌的产孢量;爪哇虫草菌对斜纹夜蛾幼虫的致死率和致死效率与浓度呈正相关;斜纹夜蛾幼虫体内的保护酶可能在抵抗爪哇虫草菌侵染的过程中起关键作用。

    • 响应面法优化黑曲霉固定化条件及其对土壤中溴氰菊酯的降解特性研究

      2023, 63(12):4574-4593. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230252

      摘要 (68) HTML (148) PDF 1.23 M (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】通过研究吸附包埋法固定黑曲霉(Aspergillus niger)的最佳制备工艺,初步探讨固定化黑曲霉对溴氰菊酯(deltamethrin, DM)及其中间产物3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid, 3-PBA)的降解机制,并将其应用于农业种植中以评价固定化黑曲霉的实际应用效果。【方法】以生物炭、海藻酸钠为固定化载体,通过单因素和响应面试验对固定化黑曲霉(immobilized Aspergillus niger)的制备工艺进行优化。同时,利用高效液相色谱法分析DM和3-PBA的含量变化。【结果】海藻酸钠浓度、生物炭浓度和菌液接种量为DM去除率的显著影响因子,当三者分别为25.27、1.28和125.28 g/L时,是黑曲霉固定化的最佳制备条件;在施加固定化黑曲霉后,土壤中DM半衰期由7.6 d缩短至5.2 d,黑曲霉对3-PBA也具有降解作用,在21 h达到最低浓度1.45 mg/kg;修复后的土壤可显著提高番茄种子发芽率,株高、根长等6个生长指标较DM单独处理组也有不同程度的恢复;在经固定化黑曲霉修复28 d后,污染土壤根系酶活和微生物数量均得到不同程度改善。【结论】通过对黑曲霉固定化方案的优化,可显著提高其对土壤中DM的去除率;固定化黑曲霉能加快DM降解速度,对3-PBA具有同步降解作用,且其能增强污染土壤中番茄对DM的耐受性。

    • 唐菖蒲伯克霍尔德氏菌椰毒假单胞菌酵米面亚种环介导等温扩增荧光方法的建立

      2023, 63(12):4594-4605. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230262

      摘要 (55) HTML (164) PDF 620.65 K (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】建立一个基于环介导等温扩增与荧光探针结合的唐菖蒲伯克霍尔德氏菌椰毒假单胞菌酵米面亚种(Burkholderia gladioli pv. cocovenenans)特异性检测方法。【方法】通过多重序列比对分析,选择B. gladioli pv. cocovenenans共有的bonA为靶位点,设计环介导等温扩增的特异性引物和荧光探针,通过19株B. gladioli和3株非目标菌株,验证该方法的特异性。将该方法的检测特异性与现有的基于实时荧光定量PCR鉴定B. gladioli pv. cocovenenans的方法进行比较,并对建立的方法进行灵敏度探究。【结果】建立的环介导等温扩增荧光鉴定方法对B. gladioli pv. cocovenenans具有特异性,能在30 min内得出结果,且该方法能进行可视化直接观测。该方法的基因组DNA最低检测限度为1.98 pg/μL,检测灵敏度为2.7×102 CFU/mL。另外,该方法能应用到食品样品中B. gladioli pv. cocovenenans的检测。【结论】本研究建立了一个快速、可视化、特异性强的检测方法,能有效用于B. gladioli pv. cocovenenans的快速筛查,为保障食品安全提供了一种快速、准确的分子检测手段。

    • 基于转录组与翻译组的海洋食烷菌(Alcanivorax)烷烃代谢调控研究

      2023, 63(12):4606-4624. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230268

      摘要 (105) HTML (205) PDF 2.25 M (231) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】食烷菌是海洋烃类降解优势菌,其烷烃代谢调控机制有待深入研究。本研究拟从食烷菌转录和翻译水平上认识烷烃降解的调控过程。【方法】分别以乙酸和正十六烷(C16)为唯一碳源与能源,获取柴油食烷菌(Alcanivorax dieselolei) B5菌株的转录组和翻译组数据,并整合数据计算得到该菌在2种碳源培养条件下基因的翻译效率。采用基因本体论(gene ontology, GO)和京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)对差异翻译和翻译效率基因进行功能和代谢通路注释。【结果】当以C16为唯一碳源与能源时,B5菌株烷烃代谢途径的关键基因在转录与翻译水平均大量提升,包括烷烃单加氧酶、细胞色素P450氧化酶、醇脱氢酶和醛脱氢酶等。KEGG富集结果表明,翻译水平显著上调基因参与了肽聚糖生物合成、脂肪酸降解、氯代烷烃降解、氧化磷酸化和生物膜形成等通路;翻译效率差异基因主要富集在铁载体非核糖体肽的生物合成、氧化磷酸化和不饱和脂肪酸的生物合成等途径。通过转录组和翻译组学的联合分析显示,为了适应烷烃氧化,B5有效地协调了转录与翻译过程;B5在2种碳源培养条件下基因表达水平与翻译效率均呈现负相关性;全局蛋白调节因子CsrA和sRNAs参与的转录后调控可能导致了烷烃代谢相关基因的翻译效率差异。【结论】转录组和翻译组数据的联合分析表明转录后调控参与了食烷菌的烷烃代谢过程,本研究为进一步探究食烷菌烷烃代谢的转录后调控机制奠定了基础。

    • 利用CRISPRi挖掘大肠杆菌生物合成D-泛酸的关键基因

      2023, 63(12):4625-4643. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230269

      摘要 (131) HTML (257) PDF 1.28 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】D-泛酸(D-pantothenic acid, DPA)是一种重要的功能化合物,被广泛应用于医疗保健、化妆品、动物食品和饲料等领域,具有良好的市场前景及应用。本研究以实验室保藏的大肠杆菌菌株DPAP10为底盘菌株,利用CRISPR干扰(clustered regularly interspaced palindromic repeats interference, CRISPRi)技术,筛选影响工程菌株DPA生物合成的内源性基因靶点。【方法】构建了pTarget和pdCas9的双质粒CRISPRi系统,可以实现对基因单个或组合表达抑制,摇瓶发酵检测基因抑制对DPA合成的影响;通过实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction, RT-qPCR)检测了基因抑制后的转录水平;通过高效液相色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)检测了中间代谢物分析代谢通路变化。【结果】成功从126个靶基因中筛选得到5个显著影响DPA合成的关键基因pgkgltAptsHptsIcrp和7个基因组合pgk-gltApgk-ptsHgltA-ptsHpgk-ptsIgltA-ptsIpgk-crpgltA-crp,其中菌株DPAP10/ pdCas9+pT-gltA-ptsH相对于原始菌株DPAP10,在摇瓶中DPA产量提高了49.5%达到5.3 g/L,进一步在基因组上对gltAptsH的表达进行下调,得到工程菌株DPAP10-gltATTG-ptsHTTG,最终在5 L罐中DPA产量相较于对照菌株DPAP10在相同培养条件下提高了19.5%达到75.4 g/L。【结论】本研究证实CRISPRi筛选可以得到对DPA合成有益的基因靶点;中间代谢物检测分析发现,改变丙酮酸通量分布和降低三羧酸(tricarboxylic acid, TCA)循环速率,会导致碳流更多流向DPA合成代谢路径中,从而提高DPA的产量,这一发现为构建更高产菌株提供了新思路。

    • 结核分枝杆菌PE_PGRS15调控分枝杆菌细胞包膜结构与耐药性

      2023, 63(12):4644-4658. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230285

      摘要 (95) HTML (177) PDF 1.21 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究结核分枝杆菌PE_PGRS15的功能。【方法】构建过表达PE_PGRS15蛋白的重组耻垢分枝菌酸杆形菌,通过细胞分级分离实验检测其细胞定位。通过涂布实验、扫描电镜和透射电镜观察细菌菌落形态、细菌表面形态及细胞包膜(cell envelope)结构。通过杀菌曲线法及微量肉汤稀释法检测重组菌对环境压力及抗生素的耐受性。通过染料摄取实验检测重组菌细胞壁通透性,并用气相色谱-质谱联用仪检测重组菌细胞壁脂肪酸谱。通过蛋白截短及融合实验分析PE_PGRS15蛋白结构域的功能。【结果】PE_PGRS15蛋白定位于重组菌细胞壁,其表达影响重组菌菌落形态和细胞包膜结构,增强重组菌对环境压力和抗生素的耐受。PE_PGRS15的表达导致重组菌细胞包膜脂肪酸含量增加,也降低了重组菌的细胞壁通透性。PE_PGRS15蛋白的PE结构域负责将该蛋白转运到细胞表面,而PGRS结构域介导重组菌对压力条件和抗生素的耐受。【结论】PE_PGRS15蛋白可能通过调控耻垢分枝菌酸杆形菌细胞包膜的结构进而影响细菌菌落形态、细胞壁通透性及耐药性,为解析PE/PPE家族蛋白的功能奠定了一定的基础。

    • 饲养方式对藏猪结肠消化酶活性、菌群结构及短链脂肪酸含量的影响

      2023, 63(12):4659-4670. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230289

      摘要 (81) HTML (140) PDF 837.45 K (195) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】为探究饲养方式对藏猪结肠消化酶活性、菌群结构和短链脂肪酸含量的影响。【方法】研究分别选取5头相同月龄的放养藏猪和舍饲藏猪。屠宰采集结肠粪便样品,分别利用酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)试剂盒、高通量测序技术和气相色谱仪测定放养藏猪和舍饲藏猪结肠消化酶活性、菌群结构和短链脂肪酸含量。【结果】同一月龄下,放养藏猪的日增重显著低于舍饲藏猪(P<0.05)。放养藏猪结肠中纤维素酶和半纤维素酶的活性均显著高于舍饲藏猪(P<0.05);2种饲养方式藏猪结肠的6种α多样性指数均无显著差异(P>0.05),且主成分分析(principal component analysis, PCA)得到放养藏猪和舍饲藏猪结肠菌群存在一定的相似性。在门和科分类水平上,相较于舍饲藏猪,放养藏猪结肠中疣微菌门、黄杆菌科、月形单胞菌科、浮霉状菌科和伊格尔兹氏菌科的相对丰度显著升高,而链球菌科、韦荣氏球菌科、假单胞菌科、红环菌科、红螺菌科、乳杆菌科、理研菌科和巴斯德氏菌科的相对丰度显著降低(P<0.05);在属和种分类水平上,共有7个菌属和4个菌种在两种饲养方式藏猪结肠中存在显著差异,依次为密螺旋菌属、瘤胃球菌属、伊格尔兹氏菌属、巨球型菌属、另枝菌属、假单胞菌属、链球菌属、普拉梭菌、埃氏巨球形菌、罗伊氏乳杆菌和普氏菌。短链脂肪酸研究表明,放养藏猪结肠中乙酸的含量显著高于舍饲藏猪(P<0.05)。【结论】在本试验条件下,饲养方式对藏猪结肠纤维素酶和半纤维素酶活性、菌群结构及乙酸含量均有影响。与舍饲藏猪相比,放养藏猪生长性能较差,但其对纤维素的降解能力更强。

    • 三烷基取代芳香聚酮gombapyrones生物合成基因簇的确认及其生物合成推导

      2023, 63(12):4671-4685. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230291

      摘要 (82) HTML (145) PDF 1.11 M (153) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究旨在确认链霉菌Streptomyces rubellomurinus ATCC 31215来源芳香聚酮化合物(gombapyrones, GOMs)的生物合成基因簇(biosynthetic gene cluster, BGC),并对其生物合成途径进行推导。【方法】对链霉菌S. rubellomurinus ATCC 31215进行大规模发酵及提取分离,得到GOM-B和GOM-D;以三烷基取代芳香聚酮生物合成途径保守存在的P450单氧化酶的蛋白序列作为探针,在GOMs产生菌S. rubellomurinus基因组中进行BLAST搜索获得潜在的GOMs生物合成基因簇(gom BGC);通过对gom BGC中的聚酮合成酶(polyketide synthase, PKS)结构基因进行同框缺失突变,对突变株发酵产物进行高效液相色谱-质谱(high performance liquid chromatography-mass spectrometry, HPLC-MS)分析以确认gom BGC与GOMs的产生相关;基于生物信息学分析,推导GOM-B的生物合成途径。【结果】从S. rubellomurinus发酵产物中分离得到了化合物GOM-B和GOM-D,并通过一维核磁数据分析确认其结构。从S. rubellomurinus基因组中获得了潜在的GOMs生物合成基因簇gom BGC,相关基因序列和功能注释已递交PubMed数据库(GenBank编号:OQ831859);基因缺失突变PKS基因gomB后导致S. rubellomurinus发酵产物中GOM-B和GOM-D组分消失;基于生物信息学分析对GOM-B的I型PKS生物合成途径进行了推导。【结论】首次确认了三烷基取代芳香聚酮GOM-B和GOM-D的生物合成基因簇gom BGC;该生物合成途径属于I型PKS,推测其中P450单氧化酶GomJ具有独特的多烯聚酮链芳构化功能;与最近报道的GOM-G生物合成基因簇gbn BGC相比较,gom BGC编码的PKS装配线缺少一个碳链延伸功能模块,这与其产物GOM-B的碳骨架结构一致;本工作所报道的gom BGC展现了细菌I型聚酮生物合成基因演变导致其产物结构多样性的范例;gom BGC编码的P450氧化酶GomJ与已报道同源蛋白(78.3%序列相同) GbnP相比,作用底物分子骨架少了2个碳,因此是探究细菌三烷基取代芳香聚酮芳构化酶反应底物耐受性的理想材料。

    • 迟缓爱德华氏菌感染斑马鱼的模型构建及病理分析

      2023, 63(12):4686-4697. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230294

      摘要 (51) HTML (242) PDF 1.23 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究旨在建立迟缓爱德华氏菌感染斑马鱼的模型,以提供疾病模型用于病理学、药理学和药物学研究。【方法】通过不同途径对斑马鱼进行人工感染,模拟自然感染状态,并研究迟缓爱德华氏菌对斑马鱼的致病机理,包括死亡率、行为变化、生化指标和病鱼机体抗氧化能力的变化情况。【结果】比较3种感染途径,显示腹腔注射的致病力最强。迟缓爱德华氏菌感染后,斑马鱼表现出眼球突出、肛门出血、溃疡和腹水等症状。病理检查显示,感染后的斑马鱼发生急性炎症,可见肝细胞广泛坏死脱落,肝小叶萎缩,周围见吞噬细胞聚集。从患病斑马鱼体内分离出TX菌株,并通过特异性引物聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)鉴定为迟缓爱德华氏菌,确定该菌的半致死浓度LD50为3.65×102 菌落形成单位(colony forming units, CFU)尾。与对照组相比,注射感染组的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活力降低22.26%,丙二醛(malondialdehyde, MDA)显著升高16倍,酸性磷酸酶(acid phosphatase, ACP)活性和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AKP)活性分别上升38.99%和24.36%。【结论】本研究建立了斑马鱼腹腔注射感染迟缓爱德华氏菌的疾病模型,感染后出现典型的疾病症状和生理生化特征,确定了半致死感染剂量,为迟缓爱德华氏菌感染水生动物的病理学研究和防治爱德华氏菌病的药物研制提供科学理论参考。

    • 植物乳杆菌源胺氧化酶的异源表达及功能结构分析

      2023, 63(12):4698-4713. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230296

      摘要 (90) HTML (130) PDF 1.20 M (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】生物胺是一类广泛存在发酵食品中潜在有害物质,可被胺氧化酶分解。本研究对来源于乳酸菌的胺氧化酶的酶学性质及其降生物胺能力进行了探究。【方法】本研究在大肠杆菌中异源表达了植物乳杆菌中多铜氧化酶基因SufI,经过优化表达条件与纯化重组酶后,分析了该酶的最适反应条件、酶稳定性、降生物胺能力、光谱与结构特性。【结果】重组酶的最适pH值为3.5,最适温度为20 ℃,在pH 4.0-10.0或15-65 ℃的条件下,相对酶活力保持在70%以上。重组酶具有较好的稳定性,酶活不受乙醇等抑制剂的影响。在8种生物胺的混合体系内,重组酶对生物胺总量的降解量可达403.23 μg/mL,其中对酪胺的降解量最多,超过70 μg/mL (34.99%)。在单一生物胺体系内,重组酶对酪的底物亲和性较高,酶活可达18.33 U/mL。紫外-可见扫描光谱显示酶蛋白在600 nm处有多铜氧化酶家族特征吸收峰,傅里叶红外光谱解析酰胺Ⅰ带中α螺旋、β折叠、β转角和无规则卷曲的相对含量分别为21.52%、20.72%、33.80%和23.97%。同源建模预测该酶具有3个铜结合域,且含有组氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸和谷氨酸等铜配体结合的氨基酸残基位点,结果表明重组酶属于多铜氧化酶家族。【结论】植物乳杆菌源多铜氧化酶具有较好的酸碱稳定性和热稳定性,能够降解酪胺等多种生物胺,有望应用于发酵食品及饮料中生物胺的控制。

    • 广西、四川两地屠宰场猪链球菌致病特征分析

      2023, 63(12):4714-4725. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230304

      摘要 (55) HTML (144) PDF 500.35 K (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】猪链球菌(Streptococcus suis)是猪的重要致病菌,同时也是一种人畜共患病原。屠宰场健康猪的猪链球菌感染率较高,血清型多而复杂,是人和猪的重要传染源。四川、广西两地都曾暴发猪链球菌疫情,大量生猪发病死亡的同时,也导致部分与病猪有密切接触的人群发病死亡。因此,对上述两地区屠宰场进行猪链球菌感染调查,明确其致病特征,具有重要公共卫生意义。【方法】本研究自2021-2022年采集广西、四川两地屠宰场健康猪扁桃体,分离鉴定猪链球菌并进行血清型分型,对分离株进行斑马鱼毒力、小鼠毒力试验,并对毒力株进行基因组测序,进行多序列位点分型(multilocus sequence typing, MLST)及毒力标志基因分析,探究其致病特征。【结果】广西57份健康猪扁桃体样品猪链球菌阳性率为84.21% (48/57),分离鉴定出60株猪链球菌,其中分离率最高的是血清31型(16.67%, 10/60),其次为9型(11.67%, 7/60)、4型(10.00%, 6/60)、12型(8.33%, 5/60)等,2型菌株仅分离出1株,含2种及以上不同血清型猪链球菌的扁桃体占33.33% (16/48);四川250份健康猪扁桃体样品猪链球菌阳性率为10.8% (27/250),分离鉴定出41株猪链球菌,其中分离率最高的血清型为31型(34.15%, 14/41),其次为16型(17.07%, 7/41)、9型(12.20%, 5/41)、28型(9.76%, 4/41)等,2型菌株仅分离出1株,含有2种以上不同血清型的扁桃体占33.33% (9/27)。选择44株不同血清型的代表菌株(广西28株,四川16株)进行斑马鱼毒力试验,结果显示,5株菌株对斑马鱼致病性较强,攻毒计量在3×106 CFU/尾时,对斑马鱼的致死率高达70%-100%,其中广西3株分别为2型、9型和新荚膜基因簇(novel capsular polysaccharide loci, NCL)18型,四川2株分别为2型和9型。对上述5株毒力株进行小鼠毒力试验,结果显示4株菌株致死率高达80%-100%,1株致死率为60%,与斑马鱼试验较为相符。MLST及毒力标志基因分析表明,2株血清2型菌株均为ST1型及mrp+、epf+、sly+毒力型,为世界范围内广泛流行的具有人畜共患潜力的致病型菌株;2株血清9型菌株毒力型均为mrp-、epf-和sly-,ST型分别为ST1198和ST2104,1株NCL18型菌株为ST2102型和mrp+、epf-、sly-毒力型。【结论】上述结果表明,两地屠宰场猪链球菌的感染情况存在差异,广西屠宰场猪链球菌分离率较高,都存在世界范围内广泛流行的具有人畜共患潜能的血清2型ST1毒力株,公共卫生意义值得关注。

    • DegU调控单核细胞增生李斯特菌感染宿主细胞及适应高温的机制研究

      2023, 63(12):4726-4737. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230308

      摘要 (77) HTML (163) PDF 722.95 K (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究旨在探究孤儿调节因子DegU在介导单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)宿主感染和高温环境适应性方面的调控机制。【方法】本研究以单增李斯特菌参考菌株EGD-e、degU基因缺失菌株ΔdegU和回补菌株CΔdegU为研究材料,通过细胞模型、实时荧光定量聚合酶链式反应和凝胶阻滞试验等方法探究DegU对单增李斯特菌感染宿主细胞和适应高温的调控机制。【结果】研究结果表明:缺失degU后,单增李斯特菌在Caco-2上的黏附和侵袭能力显著降低,在RAW264.7中的增殖能力显著降低,在L929中的空斑形成能力也显著降低;进一步通过实时荧光定量聚合酶链式反应检测degU基因缺失后引起的单增李斯特菌毒力因子转录水平变化,发现多个重要毒力因子转录水平均显著下调;该试验结果还发现与毒力相关的热应激基因clpE (受CtsR抑制的ATP依赖蛋白水解酶编码基因)转录水平显著升高,而在43℃高温条件下,clpE转录水平显著降低;进一步通过凝胶阻滞试验结果表明DegU能够与clpE的启动子直接结合。【结论】综上所述,degU基因缺失能够降低单增李斯特菌在宿主感染过程中的细胞黏附、侵袭、胞内增殖和胞间迁移能力;DegU能够与clpE启动子结合,直接调控clpE基因的转录水平来适应高温环境。该研究为进一步深入解析单增李斯特菌的宿主感染和环境适应性机制奠定了试验基础。

    • Vm-milR21调控苹果黑腐皮壳侵染致病的功能和机理

      2023, 63(12):4738-4751. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230314

      摘要 (100) HTML (124) PDF 18.25 M (1196) 评论 (0) 收藏

      摘要:苹果黑腐皮壳(Valsa mali)引起的腐烂病是苹果最具毁灭性的枝干病害。微小核糖核酸(microRNA-like RNAs, milRNAs)在真菌生长发育、侵染致病和胁迫响应等过程中发挥重要作用。前期研究发现Vm-milR21在病菌侵染阶段特异性下调表达,推测其可能参与V. mali的侵染致病过程。【目的】本文对Vm-milR21的功能进行研究。【方法】制备Vm-milR21前体过表达和沉默转化株,评价不同转化株与野生型菌株表型差异。进而,通过实时荧光定量聚合酶链反应(quantitative real time polymerase chain reaction, qRT-PCR)和共转化技术验证Vm-milR21与其潜在靶标Vm-03494之间的靶向调控关系。在此基础上,构建Vm-03494的基因敲除突变体,并鉴定突变体表型。【结果】与野生型菌株相比,过表达转化株的菌丝生长速率以及对叶片和枝条的致病力均大幅降低,而沉默转化株无明显变化。Vm-milR21能够序列特异性地抑制Vm-03494表达。相较于野生型菌株,Vm-03494敲除突变体菌丝生长速率和致病力均显著降低。【结论】Vm-milR21能够调控靶标基因Vm-03494表达参与病菌侵染过程。研究结果丰富了对真菌milRNAs功能的认知,同时为全面解析V. mali的致病机理提供了新的理论依据。

    • 一株C3形态多重耐药大肠杆菌噬菌体生物学特性和基因组分析

      2023, 63(12):4752-4768. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230316

      摘要 (88) HTML (188) PDF 1.02 M (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】多重耐药菌的出现对公共卫生安全构成严重威胁,本研究分离多重耐药大肠杆菌噬菌体,研究其生物学特性和基因组特征,为耐药菌的噬菌体疗法提供理论依据。【方法】使用双层平板法从污水样本中分离纯化大肠杆菌噬菌体;磷钨酸染色后通过透射电镜观察形态;测定其宿主范围,测定温度和pH稳定性、一步生长曲线和体外抑菌效果等生物学特性;体内抑菌试验评估噬菌体对多重耐药大肠杆菌N1203-1Af感染的大蜡螟幼虫的保护作用;基于全基因组测序对其基因组特点进行分析。【结果】本研究分离共得到5株大肠杆菌噬菌体,分别命名为pEC-S163-2.1、pEC-S163-2.2、pEC-M1167-5Ar.1、pEC-m1291-2Dr.1和pEC-N1203-2Af.1;电镜结果显示噬菌体pEC-N1203-2Af.1属于短尾噬菌体中罕见的C3形态型,头部较长,长是宽的2-3倍;pEC-N1203-2Af.1可裂解受试15株大肠杆菌中的3株;感染10 min后进入指数增长期,-20-50 ℃、pH值为4.0-10.0的环境下均能够保持稳定活性;大蜡螟幼虫感染大肠杆菌N1203-2Af后噬菌体pEC-N1203-2Af.1治疗感染复数(multiplicity of infection, MOI)=100、1和0.01在48 h内存活率均达到70%以上(7/10);噬菌体pEC-N1203-2Af.1基因组全长77 334 bp,(G+C)%含量为42.18%,不携带耐药基因和毒力因子;功能基因预测表明,噬菌体pEC-N1203-2Af.1基因组共有121个CDS,其中CDS53-CDS64是编码噬菌体结构和裂解模块的序列。【结论】多重耐药大肠杆菌噬菌体pEC-N1203-2Af.1具有良好的抑菌活性,生物学特性稳定,可能为Kuravirus属的新成员,其具有罕见的C3形态,这种头部细长的特殊形态可能与CDS63编码的主要头部蛋白有关。不同地区的C3形态噬菌体长尾纤维远端三聚体蛋白一致性小于50%,推测该形态噬菌体为适应不同的环境可能发生了不同方向的进化。

    • 耐镉促生缺陷短波单胞菌Y01Z的分离与表征

      2023, 63(12):4769-4782. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230326

      摘要 (75) HTML (246) PDF 993.43 K (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究旨在从湖北地区镉污染严重的水稻根际土壤中,分离并鉴定能耐受高浓度的镉离子,同时具有镉去除能力和促进植物生长的细菌。【方法】采用稀释涂布平板和镉浓度梯度驯化的方法,成功分离出一株最高可耐受700 mg/L CdCl2且稳定生长的菌株,命名为Y01Z,并结合形态学、生理生化和分子生物学等方法对其进行鉴定。【结果】结果显示该菌株属于缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta),其最适生长条件为pH值7.0、温度30 °C、NaCl浓度0.5%。扫描电镜和透射电镜分析显示,Y01Z通过拉长细胞尺寸以确保在高浓度镉处理下的生存和繁殖,同时能吸附镉离子,并将其输送到细胞内沉积。傅里叶变换红外光谱分析显示,Cd2+与细菌表面羧基、羟基、羰基和酰胺等官能团结合。经过104 h的培养,Y01Z菌株能够去除高达75%的总添加镉,从300 mg/L降至74.73 mg/L。此外,该菌株还具有促进植物生长的功能,如溶解磷,产生铵态氮和吲哚乙酸,并含有嗜铁载体等物质。【结论】本研究探讨了缺陷短波单胞菌Y01Z在耐镉、植物促生方面的性质,以及在修复镉污染土壤方面的应用前景。本研究为深入探究根际微生物与植物之间的互作关系,并开发高效的镉修复菌剂和绿色农业提供了理论依据。

    • 基于代谢组学分析的O-琥珀酰-L-高丝氨酸发酵调控

      2023, 63(12):4783-4799. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230335

      摘要 (69) HTML (203) PDF 1.63 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】O-琥珀酰-L-高丝氨酸(O-succinyL-L-homoserine, OSH)是合成L-蛋氨酸、L-草铵膦等重要前体,在医药、农药、食品等领域具有重要的应用前景,其绿色高效制造受到广泛关注。本研究通过解析OSH发酵过程代谢途径和代谢产物变化规律,建立OSH发酵调控策略,提升其产量和糖酸转化率。【方法】运用代谢组学技术,系统考察OSH生产菌在发酵不同时间段的代谢物变化情况,探究与OSH合成显著关联的代谢途径,通过在不同时间外源添加关键代谢物,平衡关键代谢物及其前体通量,减少旁路途径对前体的竞争性利用。【结果】在5 L发酵罐中产量达70.1 g/L,糖酸转化率达0.52 g/g (葡萄糖)。【结论】研究结果表明,基于代谢组学分析技术的OSH发酵体系优化和发酵过程调控显著提升了目标产物生产效率,奠定了OSH的产业化基础。

    • >技术与方法
    • 基于核糖体蛋白质标志物及基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术快速鉴定糖丝菌属放线菌

      2023, 63(12):4800-4813. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230140

      摘要 (75) HTML (119) PDF 1.89 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】糖丝菌属(Saccharothrix)是一类丝状稀有放线菌,在生物医药、工业酶制剂和环境修复等领域展现出应用价值。本研究尝试建立以核糖体蛋白质为标志物,利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)技术鉴定糖丝菌属放线菌的方法。【方法】检索基因组数据库,提取糖丝菌属测序菌株15种核糖体蛋白质的序列并计算理论分子量;通过分子量比对分析糖丝菌属不同菌种之间及其模式菌株与邻近属菌种模式菌株之间15种核糖体蛋白质的匹配度,提出鉴定至菌种及属的核糖体蛋白质匹配数标准;选取目标属和非目标属菌种进行MALDI-TOF MS测试和分析并修正鉴定标准。【结果】将待测菌株的MALDI-TOF质谱峰与糖丝菌属各菌种模式菌株的15种核糖体蛋白质分别匹配,通过最大匹配数、质谱峰强度模式及特征质谱峰鉴定至属或种。【结论】本研究建立了基于15种核糖体蛋白质标志物及MALDI-TOF MS技术鉴定糖丝菌属放线菌的方法,可用于定向筛选和快速鉴定糖丝菌。

    • 检测大肠杆菌内c-di-GMP水平的双荧光素报告质粒的构建及应用

      2023, 63(12):4814-4822. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230313

      摘要 (93) HTML (185) PDF 657.32 K (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:细菌通过调控第二信使环二鸟苷酸(cyclic diguanylate, c-di-GMP)而促进其适应环境、存活及致病。【目的】本研究旨在建立有效的c-di-GMP水平检测方法,为大肠杆菌内c-di-GMP水平检测提供便利条件。【方法】根据c-di-GMP核糖开关受体的调控方式、荧光报告基因等设计引物,通过重叠聚合酶链反应(overlap polymerase chain reaction, overlap PCR)和同源重组酶构成基于核糖开关的双荧光素报告质粒pAmCherry-Vc2EGFP (pACVcE),然后构建c-di-GMP代谢基因过表达菌株和缺失菌株,利用pACVcE检测大肠杆菌内c-di-GMP水平。【结果】Overlap PCR扩增产物与目的靶序列一致,测序结果证明pACVcE序列正确。表达c-di-GMP合成酶DgcZ的大肠杆菌胞内c-di-GMP水平显著升高,而表达c-di-GMP降解酶PdeK的大肠杆菌胞内c-di-GMP水平显著降低。禽致病性大肠杆菌的胞内c-di-GMP水平检测发现c-di-GMP降解酶基因pdeK缺失后胞内的c-di-GMP水平显著升高。【结论】本研究构建了基于核糖开关的双荧光素报告质粒,可方便、快速检测大肠杆菌胞内c-di-GMP水平。

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