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微生物学报

  • 2024年第1期文章目次
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      2024, 64(1):0-0.

      摘要 (48) HTML (51) PDF 4.32 M (94) 评论 (0) 收藏

      摘要:

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      2024, 64(1):0-0.

      摘要 (33) HTML (29) PDF 197.84 K (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • 微生物胞内外pH稳态维持机制研究进展

      2024, 64(1):1-13. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230336

      摘要 (219) HTML (149) PDF 576.75 K (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:无论是在环境中还是细胞内部,适当的pH值对于微生物的生存和功能发挥都至关重要。在酸碱环境的胁迫下,微生物进化出了诸如氢离子转运、产生酸性或碱性物质和细胞膜保护等多种应对策略来维持胞内pH稳态。此外,微生物还进化出了主动改变外部环境pH的能力。本文综述了在酸碱胁迫下微生物胞内pH稳态维持机制以及改变胞外pH机制,旨在提高微生物与环境相互作用的认知,为进一步研究微生物与环境协同机制提供参考。

    • 细菌不饱和脂肪酸合成研究进展

      2024, 64(1):14-29. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230379

      摘要 (136) HTML (76) PDF 878.35 K (119) 评论 (0) 收藏

      摘要:脂肪酸不仅是细菌细胞膜组分,还是许多生物活性物质的合成原料。不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid, UFA)具有更低的相变温度,是细菌调节细胞膜流动性的重要分子,因此UFA合成途径是重要的抗菌药物筛选靶点。细菌可利用厌氧途径合成UFA,其中模式生物大肠杆菌利用经典的FabA-FabB途径合成UFA,但不同细菌中UFA合成的厌氧途径具有多样性,相关催化酶类也不尽相同;细菌还可以利用需氧途径合成UFA,利用脂肪酸脱饱和酶直接将饱和脂肪酸(saturated fatty acid, SFA)转化为不饱和脂肪酸,而不同脱饱和酶会生成不同结构的UFA,在逆境耐受、致病力等多方面发挥重要作用;细菌还可以利用单加氧酶,将脂肪酸合成途径中癸酰酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP)转化为顺-3-癸烯酰ACP,并最终合成UFA。细菌脂肪酸合成相关的其他酶类在UFA合成或不同种类UFA调节中也发挥着重要作用。本文系统地总结了细菌UFA合成途径与相关酶类的多样性研究进展,旨在为进一步了解细菌UFA合成机制,并以此为靶点开发抗菌药物等方面提供理论支撑。

    • α疱疹病毒UL24蛋白特性与功能研究进展

      2024, 64(1):30-41. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230392

      摘要 (60) HTML (72) PDF 568.21 K (115) 评论 (0) 收藏

      摘要:α疱疹病毒是一大类具有包膜的双链DNA病毒,具有嗜神经性感染和潜伏感染的特性,对人畜的健康具有较大威胁。α疱疹病毒基因组能够编码多种蛋白,其中UL24是α疱疹病毒重要的毒力基因之一,能够编码一种高度保守的蛋白,在调控病毒感染致病方面具有重要的生物学作用。本文主要对UL24基因及其编码蛋白基本特性,UL24蛋白在α疱疹病毒的组装和复制、感染和致病以及抑制宿主天然免疫3个方面的调控功能进行了梳理,为深入理解α疱疹病毒蛋白的功能,以及进一步防控α疱疹病毒感染提供理论参考。

    • 泛素化修饰对维甲酸诱导基因I样受体家族(RLRs)信号通路分子调控作用的研究进展

      2024, 64(1):42-60. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230400

      摘要 (42) HTML (51) PDF 822.06 K (322) 评论 (0) 收藏

      摘要:维甲酸诱导基因I样受体家族(retinoid acid-inducible gene-I-like receptors, RLRs)信号通路作为众多抗感染免疫信号通路之一,在诱导促炎细胞因子、趋化因子和I型干扰素产生等方面发挥重要的调控作用。作为蛋白质翻译后修饰之一的泛素化(ubiquitination),是由泛素蛋白(ubiquitin)与目标蛋白上不同的氨基酸位点产生结合来调控蛋白的命运,如启动蛋白酶体途径降解蛋白或激活转运等功能。而RLRs信号通路分子的泛素化修饰既是调控多种效应因子的方式之一,也是病毒经此诱发动物重要疾病以及自身免疫病、慢性炎症的经典路径之一。本文主要综述RLRs信号通路中重要的效应器分子的典型结构特征、泛素化修饰类型和功能,探讨泛素化修饰调控RLRs信号通路关键分子的作用,为相关疾病的干预或治疗提供参考。

    • 噬菌体治疗肺炎克雷伯菌感染的研究进展

      2024, 64(1):61-75. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230401

      摘要 (70) HTML (59) PDF 553.57 K (104) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着细菌的进化以及部分抗生素的滥用,耐药细菌的感染已成为21世纪主要的公共卫生挑战之一。其中,耐药肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)问题尤为突出。噬菌体在治疗耐药细菌感染引起的疾病方面展现出一定的潜力及独特优势,但目前噬菌体治疗尚缺乏统一的临床指导规范。虽然临床上有少数将噬菌体用于治疗肺炎克雷伯菌感染的成功案例,但多数情况下是采用噬菌体配合抗生素疗法,噬菌体在其中的作用仍不明确。本文综合评述国内外研究数据,回顾与噬菌体治疗肺炎克雷伯菌感染相关的数个重点问题,包括噬菌体的特性以及影响其疗效的因素,旨在为肺炎克雷伯菌和其他耐药细菌的噬菌体治疗提供参考。

    • 宿主遗传背景与肠道微生物互作研究进展

      2024, 64(1):76-97. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230404

      摘要 (61) HTML (50) PDF 552.30 K (88) 评论 (0) 收藏

      摘要:“微生物”这一名词指非常小的生物,如古菌、细菌、原生生物、真菌和病毒,肠道“微生物组”表示的是肠道微生物集合体。它们实际上共享宿主的身体空间,但作为宿主健康和疾病的决定因素却几乎被忽视。作为信息的集合,微生物组包括微生物的基因组数据、结构元件、代谢物和环境条件。最近对肠道微生物组的研究表明,微生物群落在维持宿主稳态和调节宿主表型上发挥着重要作用。随着包括二代测序(next-generation sequencing, NGS)在内的新技术的出现以及微生物群落序列谱等深入测定技术出现,人们对肠道微生物组与宿主遗传背景之间的关系有了许多见解。本文通过肠道微生物组学的概述,基于全基因组关联分析技术建立肠道微生物组学与宿主遗传之间联系,并对宿主遗传学与肠道微生物组的关系及未来发展前景进行探讨。

    • 几丁质合酶在人类致病真菌中的研究进展

      2024, 64(1):98-107. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230411

      摘要 (64) HTML (53) PDF 428.87 K (78) 评论 (0) 收藏

      摘要:抑制真菌细胞壁的合成常作为防治真菌感染的安全有效手段。几丁质是真菌细胞壁及隔膜的重要结构成分,几丁质合酶是催化几丁质合成的关键酶。真菌细胞中几丁质合酶家族的不同成员在调控几丁质的合成中存在着差异,因此产生不同的生物学效应。本文通过综述几丁质合酶在人体三大条件致病真菌白色念珠菌、烟曲霉、新生隐球菌中的研究进展,分析了几丁质合酶对真菌致病性影响的机制,总结了几丁质合酶调控真菌细胞增殖、形态转换、病原菌与宿主的相互作用和细胞壁损伤诱导的补偿效应,展望了抗真菌感染的新策略及关于真菌几丁质合酶的未来研究方向。

    • >研究报告
    • 苏云金杆菌Bt4.0718不同时期比较转录组揭示芽胞和杀虫伴胞晶体形成机制

      2024, 64(1):108-129. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230213

      摘要 (72) HTML (47) PDF 1.49 M (283) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)在形成芽胞的过程中产生大量杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal proteins, ICPs),是目前应用最广泛、最安全的微生物杀虫剂的主要菌株资源。本研究旨在比较Bt 3个重要时期的转录组,进一步探究芽胞和杀虫伴胞晶体的形成机制,为高效工程菌的构建奠定理论基础。【方法】选取高毒力Bt4.0718菌株营养生长中期(T1-10 h)、芽胞形成前期(T2-20 h)、芽胞形成后期(T3-32 h)进行比较转录组分析,对代表性差异基因进行实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR, qRT-PCR)验证、特定功能基因的敲除和表型分析验证。【结果】差异表达基因数量分别为2 147个(T2/T1)、1 861个(T3/T1)、1 708个(T3/T2)。T1时期,培养基中营养相对丰富,主要为芽胞和杀虫伴胞晶体形成做准备。芽胞形成重要调控基因kinA/Dspo0A/FsigE高水平转录对菌体的生长发育具有重要作用,Cry1Ac、碳源、能源贮藏物聚-羟基丁酸(poly-hydroxybutyric acid, PHB)和羟基丁酮(acetoin)也已开始转录。芽胞和ICPs的大量形成在T2和T3时期,相关基因的转录水平T2比T3时期高。T2对比T3时期,芽胞核/衣/皮质(spore core/coat/cortex)、芽胞萌发受体蛋白(germination protein)和芽胞形成的II-VI阶段相关基因(spoII-spoVI)在T2时才开始大量转录,为3个时期的最高水平;相应的糖类、氨基酸、脂质代谢,能量、核酸、多肽代谢、次级产物生成和环境适应系统等复杂网络均表现出差异;另外,作为营养信号刺激性生理过程,双组分信号转导系统(two-component signal transduction system, TCS)和ABC转运系统在芽胞形成和ICPs的转录表达过程中发挥重要作用,转录水平具有显著差异。【结论】随着芽胞和杀虫伴胞晶体的形成,营养成分逐渐匮乏,sigBsigWsigM的高效表达有助维持细胞壁的稳定和对环境变化的抗性;小热激蛋白Hsp20和Hsp20B作为分子伴侣蛋白对维持胞内稳态也十分重要,T2、T3时期高水平转录可能有助于芽胞形成和ICPs表达。

    • BldM对密旋链霉菌Act12形态发育及抗生素合成的调控

      2024, 64(1):130-142. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230312

      摘要 (42) HTML (47) PDF 1.05 M (238) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】以多效生防菌株——密旋链霉菌(Streptomyces pactum) Act12为研究材料,探究转录因子BldM对生防链霉菌Act12形态发育及抗生素合成的调控作用。【方法】通过基因工程手段构建bldM基因缺失突变株∆bldM及过表达突变株OE-bldM,利用扫描电镜观察、抑菌实验、高效液相色谱检测和实时荧光定量PCR探究缺失突变株∆bldM及过表达突变株OE-bldM与野生型(wild) Act12在形态发育、生长速率、寡霉素产量及抗病原菌能力等方面的差异。【结果】经测序验证bldM基因缺失突变体∆bldM及过表达突变体OE-bldM均构建成功,其中∆bldM寡霉素D产量明显降低且无法形成气生菌丝,而过表达突变株OE-bldM的气生菌丝更加密集,产孢更为丰富。与野生型菌株相比,OE-bldM的寡霉素D产量增加了23%,编码寡霉素核心合成酶基因的转录水平上调了2-3倍,抑菌活性显著增强。【结论】全局性转录调控因子BldM不但能影响Act12气生菌丝及孢子形成,并且参与正调控Act12寡霉素的合成,本研究结果为转录因子BldM的调控功能进行了新的挖掘和补充,并为后续深入研究密旋链霉菌Act12的生长代谢途径和调控机制提供了参考。

    • 基于AlphaFold 2和分子对接探讨非还原型聚酮合酶的碳甲基化程序

      2024, 64(1):143-160. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230338

      摘要 (44) HTML (50) PDF 1.69 M (247) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探讨非还原型聚酮合酶(non-reducing polyketide synthase, NR-Pks)的碳甲基化程序差异的原因。【方法】以红色红曲菌(Monascus ruber) M7中红曲色素和桔霉素的NR-Pks为研究对象,采用生物信息学方法和AlphaFold 2软件,分析了这两种NR-Pks及其各结构域的序列和结构差异。再基于分子对接等技术,比较了它们的碳甲基转移酶结构域(C-methyltransferase domain, CMeT)分别与其他结构域及其中间产物的结合特征。【结果】两种NR-Pks各结构域的序列和结构相似性高,但其整体结构差异大,表明碳甲基化差异可能源于结构域互作差异。进一步分析发现,桔霉素Pks的CMeT比红曲色素Pks的更容易结合携带底物的酰基载体蛋白结构域(acyl carrier protein, ACP),使其中间产物更容易受到CMeT催化。CMeT和β-酮酰基合成酶结构域(β-ketosynthase domain, KS)相比,与甲基受体底物的结合自由能更低。【结论】NR-Pks中的CMeT能通过与KS竞争,从而影响其产物的碳甲基化程度。研究结果为Pks的碳甲基化程序研究提供了新思路。

    • 一株高效同化氨氮霉菌的筛选及其代谢组分析

      2024, 64(1):161-173. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230342

      摘要 (71) HTML (69) PDF 532.34 K (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本试验旨在通过筛选出一株可以高效同化氨氮的霉菌,揭示其在不同培养基中的代谢组差异和其发酵饲料的氨基酸含量变化,明确霉菌氨同化代谢机制。【方法】用(NH4)2SO4为唯一氮源的培养基分别培养7株木霉(Trichoderma spp.)、7株黑曲霉(Aspergillus niger)和9株米曲霉(Aspergillus oryzae),筛选氨氮利用率和谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase, GS)活性都较高的霉菌为供试菌株,再利用非靶向代谢组学比较供试菌株在马铃薯葡萄糖琼脂(potato dextrose agar, PDA)培养基和无机氮培养基中的代谢差异,测定发酵饲料的粗蛋白质和有机氮含量,利用氨基酸靶向代谢组学解析供试菌株发酵饲料提取液中氨基酸含量变化。【结果】结果表明,筛选到的米曲霉MQ28氨氮利用率为54.46%,GS活性为0.61 μmol/(h·g),均显著高于其他菌株(P<0.05)。基于比较代谢组学分析,确定MQ28在氨同化过程中与多种氨基酸代谢密切相关。MQ28发酵使饲料粗蛋白质含量提高22.25% (P<0.05),有机氮含量提高35.83% (P<0.05),饲料提取液中的总氨基酸含量从31.86 mmol/100 g提高到57.69 mmol/100 g (P<0.05),苏氨酸、赖氨酸和精氨酸等14种氨基酸含量均显著提高(P<0.05),其中谷氨酸和谷氨酰胺含量分别提高3.46倍和99倍。【结论】综上所述,米曲霉MQ28具有较高的氨氮利用能力,可能是通过合成谷氨酰胺调节氨基酸代谢途径来调控氨同化过程,可以作为生产单细胞蛋白的优良菌株。

    • 结合代谢组学和转录组学分析恶臭假单胞菌Y-9主动稳定胞内外pH的机制

      2024, 64(1):174-188. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230363

      摘要 (41) HTML (38) PDF 1.19 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】揭示恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida) Y-9在氨氧化过程中主动调节胞外和胞内pH稳态机制。【方法】在初始pH为7.19和9.40的硝化培养基中培养Y-9生长48 h,利用代谢组学对比分析Y-9氨氧化过程中的显著差异代谢产物并预测解离常数(pKa);结合转录组学对比分析Y-9氨氧化过程中的显著差异调控基因。【结果】Y-9在初始pH为7.19的相对酸性条件下,产生麦芽糖醇提高胞外pH;通过上调脱氨酶、脱亚胺酶和阳离子转运相关基因在相对酸性环境中的表达来维持细胞内pH稳定性。在初始pH为9.40的碱性条件下,产5-氨基戊酸3和草氨酸等有机酸及酸性物质降低胞外pH;通过调控NADH脱氢酶、细胞色素、ATP合酶和氨基酸转运相关基因的表达来维持细胞内酸度,应对碱性环境。【结论】本研究结果首先发现了Y-9具有稳定胞外pH的能力,探讨了其胞内pH稳态机制,拓展了对微生物与环境相互作用的认知,为进一步认识微生物脱氮过程中系统pH稳定机理提供了理论依据。

    • 新型聚球藻噬藻体Yong-L2-223的分离及基因组分析

      2024, 64(1):189-207. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230365

      摘要 (31) HTML (34) PDF 999.52 K (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】噬藻体(cyanophages)是特异性侵染蓝藻(cyanobacteria)的病毒,广泛分布于各类水体中,在调节蓝藻种群动态和密度、推动生物地球水生生态系统循环中起着重要作用。本研究的目的在于分离、鉴定噬藻体。【方法】本研究以海洋聚球藻(Synechococcus sp.) PCC 7002为指示宿主,从淡水水样中分离培养一株新型噬藻体Yong-L2-223,对其进行了宿主范围实验、全基因组测序、基因功能注释和系统进化分析。【结果】针对31株供试蓝藻的宿主范围实验,结果除指示藻PCC 7002 [属于聚球藻目(Synechococcales)]外,Yong-L2-223能够感染2株淡水蓝藻,分别是来源于滇池的绿色微囊藻(Microcystis viridis) FACHB-1342 [属于色球藻目(Chroococcales)]和水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae) FACHB-1209 [属于念珠藻目(Nostocales)]。既可在高盐条件下感染海洋蓝藻,又可在低盐条件下感染淡水蓝藻,Yong-L2-223具有广盐性。透射电镜观察表明,Yong-L2-223呈肌尾病毒样(myovirus-like),头部直径约60 nm,尾部长约136 nm。Yong-L2-223的双链DNA基因组全长为65 725 bp,G+C含量为58.6%,含有100个开放阅读框(open reading frame, ORFs)。Yong-L2-223基因组中含有编码Cas4、基因转移因子(gene transfer factor, GTA)的基因,含有辅助代谢基因(auxiliary metabolic genes, AMGs),含有pre-Q0生物合成基因簇(gene cluster)。这些基因的编码产物可能有助于该噬藻体对宿主的适应、感染,从而实现跨3个目(order)感染蓝藻。将Yong-L2-223基因组与现有数据库中所有病毒基因组进行序列配对比较(pairwise sequence comparison, PASC),结果最高PASC值仅为3.78%,远远低于国际病毒分类委员会(International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV)界定属的边界值(70%)。在基于全基因组的蛋白谱系统进化树中,Yong-L2-223形成一个独立的分支(branch),与其他病毒间进化距离远。【结论】 Yong-L2-223在有尾纲中代表一个新的未知的属。本研究首次以海洋蓝藻为指示藻从淡水中分离获得噬藻体,且该噬藻体序列新颖,拓宽了对噬藻体的认知,丰富了噬藻体库、噬藻体基因库,为噬藻体资源开发奠定了基础。

    • 番茄内生菌的分离鉴定及菌株FQ-G3抗病促生特性

      2024, 64(1):208-219. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230368

      摘要 (50) HTML (48) PDF 1.09 M (99) 评论 (0) 收藏

      摘要:由灰葡萄孢(Botrytis cinerea)引起的灰霉病是番茄生产中最重要的病害之一,当前使用的杀菌剂因药物残留、病原菌抗药性及食品安全等原因逐渐受到限制。因此,利用拮抗微生物的生物防治逐渐成为灰霉病防控的有效策略。【目的】从番茄植株体内筛选具有抗病促生特性内生菌株并对其生防潜力进行评估,为开发番茄灰霉病生物防治新策略提供理论依据。【方法】采用组织分离法在番茄植株不同部位分离出内生细菌、真菌,结合16S rRNA和ITS序列分析,对候选菌株进行初步鉴定;通过菌株对峙培养、果实离体接种筛选对灰葡萄孢具有拮抗活性的内生菌;进一步测定菌株分泌生长素、嗜铁素的能力及其对拟南芥和番茄幼苗生长的促生特性。【结果】从番茄植株不同部位共分离出72株内生细菌和31株内生真菌,通过平板对峙法筛选出1株对多种病原菌具有较好抑菌活性的内生细菌FQ-G3,分子鉴定为Bacillus velezensis。FQ-G3对灰葡萄孢抑菌率达80.93%,并显著抑制灰葡萄孢在番茄果实上的扩展。该菌株能够分泌生长素、蛋白酶和嗜铁素,且对拟南芥、番茄幼苗具有明显的促生效果。【结论】本研究表明分离自番茄植株的内生菌FQ-G3具有抗病促生特性,对番茄灰霉病的防控具有潜在应用价值。研究结果丰富了番茄内生菌资源,为番茄灰霉病的防病促生提供技术和理论支持。

    • 贝莱斯芽孢杆菌SH-1471发酵条件优化及其番茄枯萎病的防治效果

      2024, 64(1):220-237. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230388

      摘要 (57) HTML (55) PDF 1.30 M (231) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) SH-1471是一株兼具防控作物土传病害、促进土壤养分转化以及促进作物生长等功能的菌株(保藏编号:CCTCC No. M 2022923,专利号:ZL 2022 1 1479280.X)。挖掘其潜在的生物活性并探究其最适发酵条件,是推进该菌株产业化和商业化开发的有效手段之一。【方法】结合形态学、分子生物学、16S rRNA基因和gyrB基因对菌株SH-1471进行分类地位鉴定;利用PCR技术,对菌株抗生素合成基因检测;使用平板对峙试验和发酵液抑菌试验测定菌株抑菌广谱性;并测定其体外产酶、解磷、解钾、固氮及产铁载体能力;以菌株发酵液OD600值和抑菌率为指标,通过设计单因素试验和响应面优化试验,探究菌株的最佳发酵配方和最佳发酵条件;采用室内盆栽试验测定优化前后菌株发酵液对番茄植株的促生效果及其对番茄枯萎病的防治效果。【结果】经鉴定,SH-1471为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis),具有srfAfenBituAituDbymA等抗生素合成基因,对番茄枯萎病菌(Fusarium oxysporum)、烟草赤星病菌(Alternaria alternate)和玉米大斑病菌(Exserohilum turcicum)等8种病原微生物具有良好的拮抗效果;且具有产蛋白酶、纤维素酶、解磷、固氮和分泌铁载体的能力。菌株SH-1471最适培养配方为:蔗糖17.92 g/L、豆粉16.95 g/L、硫酸镁2.88 g/L、酵母膏5.0 g/L;最适发酵条件为pH 7.5、温度33 ℃、转速220 r/min、发酵时间20‒24 h;优化后,抑菌率提升至94.08%,提高15.6%,发酵液OD600提升至3.28,提高36.7%,盆栽防效提升至93.8%;此外,菌株SH-1471可显著提高番茄幼苗的株高、茎围、根长、根重、地上部位鲜重和地上部位干重等农艺性状。【结论】贝莱斯芽孢杆菌SH-1471具有丰富的抗生素合成基因,同时具有产蛋白酶、纤维素酶、解磷、固氮和分泌铁载体等生物活性,对多种病原物具有良好的抑制效果,可显著降低番茄枯萎病的发病率,并对番茄幼苗农艺性状具有显著促进作用,在植物病害生物防治方面以及促进植物生长方面具有广阔的应用前景。

    • 维生素E对高精料诱导亚急性瘤胃酸中毒奶牛粪便微生物群落的影响

      2024, 64(1):238-253. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230395

      摘要 (34) HTML (35) PDF 1.07 M (183) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究高精料诱导亚急性瘤胃酸中毒(subacute rumen acidosis, SARA)和添加维生素E (vitamin E, VE)调控下,奶牛粪便中微生物群落的变化,评估其对奶牛机体代谢的潜在影响,以期为探索SARA的生理机制提供数据支撑。【方法】选取7头装有瘤胃瘘管的经产荷斯坦奶牛,分为3期开展,每期18 d。第一期为对照期(CON期),日粮精粗比为50:50 [干物质基础(dry matter basis, DM基础)];第二期为诱导期(HG期),用占日粮15% (DM基础)的细粉小麦替代日粮中粗饲料,以期诱导奶牛发生SARA;第三期为调控期(HGE期),在诱导期日粮基础上添加12 000 IU/d/头的VE。每期第18天为采样期,采集粪便用来测定微生物群落。【结果】3个处理期的粪便中微生物群落结构存在差异,并且HG期的Shannon指数显著低于CON期(P<0.05)。对门和属水平上的物种进行分析发现,与CON期相比,HG期的ProteobacteriaBlautia相对丰度显著升高(P<0.05),unidentified_bacteria、EuryarchaeotaDesulfobacterotaRikenellaceae_RC9_gut_group和Alistipes相对丰度显著降低(P<0.05)。与HG期相比,HGE期的Blautia相对丰度显著升高(P<0.05)。功能预测分析表明,SARA造成奶牛机体代谢紊乱,VE可能通过提高微生物生长繁殖的稳定性,促进肠道健康微生物群落增殖,以调节肠道内环境和促进肠道健康。【结论】高精料诱导SARA导致奶牛肠道微生物多样性降低,使奶牛机体代谢紊乱;在VE调控下,能通过促进有益肠道微生物群增殖,调控奶牛肠道健康和维持肠道稳态。

    • 驯化噬菌体提高噬菌体对碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌的杀菌能力

      2024, 64(1):254-267. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230414

      摘要 (26) HTML (40) PDF 1.09 M (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究旨在通过驯化提高噬菌体的裂解能力并降低其宿主菌耐受性产生的速度,从而提高对重要病原菌-碳青霉烯类耐药肺炎克雷伯菌(carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae, CRKp)的杀菌效果。【方法】以临床CRKp菌株Kp2092为宿主菌,利用双层琼脂平板法从污水中分离噬菌体并分析其裂解谱;对其中的广谱强裂解性噬菌体通过透射电镜观察其形态特征并进行全基因组测序;通过噬菌体-宿主连续培养进行噬菌体驯化,并比较驯化前后噬菌体生物学特性的差异。【结果】分离得到的9株肺炎克雷伯菌噬菌体中,噬菌体P55anc裂解能力强且裂解谱广,透射电镜观察发现其为短尾噬菌体。P55anc基因组全长40 301 bp,包含51个编码序列,其中27个具有已知功能,主要涉及核酸代谢、噬菌体结构蛋白、DNA包装和细胞裂解等。噬菌体P55anc经9 d的驯化后,得到3株驯化噬菌体。驯化后噬菌体杀菌能力增强,主要表现为细菌生长曲线显著下降、噬菌体暴发量增多、裂解谱扩大,且宿主菌对其产生抗性的概率显著降低。与此同时,驯化后的噬菌体在热处理、紫外暴露以及血清等环境下保持较好的稳定性。【结论】利用噬菌体-宿主连续培养的方法可对噬菌体进行驯化和筛选,驯化后的噬菌体杀菌效果更强,且在不同压力处理下的稳定性良好,而细菌产生噬菌体抗性的概率也降低。

    • 羊毛硫肽SapB类多肽促进链霉菌形态分化作用的研究

      2024, 64(1):268-282. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230421

      摘要 (33) HTML (30) PDF 940.76 K (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】链霉菌属于革兰氏阳性菌,以复杂的形态分化过程和强大的次级代谢产物合成能力为主要特征。链霉菌的形态分化与次级代谢产物的产生密切相关。Ⅲ型羊毛硫肽SapB能够促进天蓝色链霉菌气生菌丝体形成,暗示这类多肽可以作为靶标用于形态分化改造工程开发。本研究表征了SapB类多肽对多种链霉菌形态分化的影响,为该类多肽的工程化应用提供理论基础。【方法】生物信息学分析多个链霉菌基因组中SapB类多肽的生物合成基因簇,构建SapB类多肽的异源表达载体,利用接合转移方法导入不同链霉菌中进行异源表达,探究SapB类多肽对链霉菌形态分化的影响。【结果】SapB类多肽在不同程度上促进了多个链霉菌由营养菌丝向气生菌丝分化,表现为气生菌丝体数量的增多和分化速度的加快,缩短了链霉菌形态分化周期。【结论】SapB类多肽的过表达有助于缩短链霉菌形态分化周期,可用于针对链霉菌形态分化的工程改造。

    • 混合白腐真菌的固定化及其在治理铅污染废水中的应用

      2024, 64(1):283-302. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230427

      摘要 (48) HTML (33) PDF 1.11 M (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】为缓解重金属废水污染对全球食品安全和人类健康的威胁,降低铅(plumbum, Pb)在土壤及动植物体内的积累,借助固定化技术提高菌株的重金属去除效率。【方法】以白腐真菌(white rot fungi)为实验材料,通过混菌兼容性及铅离子(Pb2+)去除能力筛选出吸附效果好且兼容性优的复合菌种,探究最优混菌类型及其比例,优化菌球最佳固定化助剂配方,在此基础上深入探究菌球在实际应用中的最优吸附条件。【结果】黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)、云芝(Coriolus versicolor)、凤尾菇(Lentinus sajor-caju)和平菇(Pleurotus ostreatus) 4种菌株兼容效果佳,可进行后续实验;其中云芝和凤尾菇以体积1:1混合后对Pb2+去除效果显著优于各单菌作用;固定化条件优化实验中,20.0 g/L海藻酸钠、15.0 g/L生物炭和2.0×106个/mL白腐真菌组成混菌体系,辅以二氧化硅及沸石制得的固定化菌球在96 h Pb2+去除率为90.63%,且制得的固定化菌球机械强度高,耐受机械剪切力强;环境条件优化实验中,固定化菌球投加量为8.35 g/L、pH 5.64时,96 h Pb2+去除率可达97.45%;本固定化菌球吸附-解吸-再吸附后可重复利用7次并保持高效Pb2+去除能力。【结论】固定化白腐真菌混合菌株相较传统的单菌处理方式能够显著提高微生物利用率及含铅废水处理效率,在适宜的条件下短时间内可极大程度吸附废水中的Pb2+,减轻重金属污染物造成的环境生态威胁,因此将固定化白腐真菌混合菌株应用于重金属废水修复领域对推进环境保护事业具有重要意义。

    • 青皮核桃采后病害生防菌贝莱斯芽胞杆菌XRD006全基因组分析及防治效果研究

      2024, 64(1):303-322. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230431

      摘要 (51) HTML (56) PDF 1.91 M (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究生防菌贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis) XRD006对青皮核桃采后病害的生防能力及其贮藏保鲜效果,解析菌株的基因特性和次级代谢产物,了解菌株的抑菌机制。【方法】通过抑菌试验确定XRD006对青皮核桃采后病原菌的抑制能力。利用活体抑菌及贮藏试验探究生防菌对青皮核桃采后病原菌的抑制能力及对青皮核桃贮藏品质的影响。以全基因组测序了解菌株XRD006的基因组特征及潜在抑菌相关基因;利用antiSMASH软件预测XRD006的次级代谢产物;结合比较基因组学分析XRD006和贝莱斯芽胞杆菌标准株FZB42、SQR9之间的共线性关系和次级代谢产物基因簇差异。利用高效液相色谱(high performance liquid chromatography, HPLC)和质谱鉴定XRD006次级代谢产物并通过牛津杯法测定其抑菌能力。【结果】抑菌试验表明菌株XRD006对青皮核桃采后病原菌隐秘刺盘孢(Colletotrichum aenigma)、暹罗炭疽菌(Colletotrichum siamense)、葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea)和藤仓镰刀菌(Fusarium fujikuroi)的抑菌率分别为49.22%、50.61%、53.83%和58.71%。活体抑菌试验表明,XRD006在果实上能有效抑制病原菌的侵染与生长。贮藏试验显示,XRD006发酵上清液可以显著延缓果实的失重、减少微生物的生长,降低过氧化物酶(peroxidase, POD)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)酶活变化的同时,保持核仁品质。全基因组测序显示XRD006基因组长4 371 975 bp,GC含量为46.07%,含蛋白编码基因4 362个,具有胞外水解酶、生物膜等抑菌促生相关基因;antiSMASH预测显示XRD006分别含有9种已知和5种未知的次级代谢产物的编码基因簇。菌株XRD006与FZB42和SQR9亲缘关系密切,三者有8种相同的次级代谢产物基因簇,但是基因簇的位置和编码基因有差异。次级代谢产物鉴定显示,XRD006可以产生伊枯草菌素(iturin)和丰原素(fengycin)两种脂肽家族;抑菌试验表明,相比于C13-iturin、C14-iturin、C15-iturin和C17-fengycin C,fengycin家族的C16-fengycin B对暹罗炭疽菌(C. siamense) HT12的抑菌效果最好。【结论】贝莱斯芽胞杆菌XRD006对青皮核桃采后病害具有良好生防能力,具备实际应用潜力。

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