2025, 65(11):4721-4735. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250257 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250257
摘要:基于细菌环寡核苷酸(cyclic oligonucleotide, CO)的抗噬菌体信号系统(cyclic oligonucleotide-based anti-phage signaling system, CBASS)是一种广泛分布于细菌中的先天免疫系统。该系统由寡核苷酸环化酶cGAS/DncV样核苷酸转移酶(cGAS/DncV-like nucleotidyltransferases, CD-NTases)、CD-NTase相关蛋白(CD-NTase-associated protein, Cap)和辅助蛋白(accessory proteins)组成。寡核苷酸环化酶在细菌受到噬菌体感染时会产生信号环寡核苷酸以放大信号,随后效应蛋白被环寡核苷酸激活,通过损伤细胞膜、降解DNA和耗竭必需代谢物等多种机制诱导细胞死亡。辅助蛋白则负责对CBASS系统进行调控,最终抑制噬菌体感染。本文介绍了CBASS系统的组成和分类,并进一步阐述了CD-NTase识别结合噬菌体RNA并激活合成第二信使CO的过程;Cap效应基因编码的效应蛋白通过结合第二信使介导细胞杀伤,而Cap的辅助基因编码的辅助蛋白则参与调控CBASS系统的活性。同时,本文还介绍了噬菌体对CBASS系统的免疫逃逸。本文有助于从CBASS系统的角度深入理解噬菌体与其宿主菌互作详细机制及其生物学意义。
2025, 65(11):4736-4751. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250280 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250280
摘要:核苷酸结合结构域富含亮氨酸重复序列和含热蛋白结构域受体3 (nucleotide-binding domain leucine-rich repeat and pyrin domain-containing receptor 3, NLRP3)炎症小体是固有免疫的重要组分,在机体免疫反应和疾病发生过程中发挥着重要作用。NLRP3炎症小体异常激活与多种疾病的发生发展密切相关。新近研究发现,乳杆菌科细菌可通过调控NLRP3炎症小体活性发挥抗炎作用。因此,本文概述了乳杆菌科细菌直接和间接调控NLRP3炎症小体活性的抗炎机制,同时探讨了植物乳植杆菌、干酪乳酪杆菌、鼠李糖乳酪杆菌等在肠道炎症性疾病、肝脏疾病、神经退行性疾病以及代谢与免疫疾病中对NLRP3炎症小体的作用,为深入探究乳杆菌科细菌调控NLRP3炎症小体的作用机制奠定了基础,并为炎症性疾病治疗提供了新策略。
2025, 65(11):4752-4762. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250290 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250290
摘要:肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)是一种常见的机会致病菌,可引发急性中耳炎、支气管炎、鼻窦炎、社区获得性肺炎、败血症、化脓性脑膜炎等多种感染性疾病。细胞自噬是一种依赖溶酶体的细胞内降解途径,在细菌感染以及宿主防御病原体感染的过程中发挥双重调控作用。在肺炎链球菌感染时可激活宿主细胞的异源自噬(xenophagy)途径,进而促进胞内细菌的清除;然而,该病原体也进化出多种逃逸策略,包括干扰自噬体成熟、逃避自噬体包裹,甚至劫持自噬通路以促进其在胞内的存活和扩散。近年来,关于肺炎链球菌与宿主细胞自噬系统间动态互作的分子机制及其在细菌感染过程中的作用已取得显著进展,但尚无系统性综述对此进行梳理。本文聚焦于肺炎链球菌与宿主细胞自噬的相互作用网络及其关键作用机制,为抗肺炎链球菌感染的新型靶向治疗策略提供了理论依据和研究思路。
2025, 65(11):4763-4779. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250292 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250292
摘要:细菌糖蛋白、糖脂、多糖等多种成分统称为糖质,其可作为重要的致病因子参与感染过程。细菌蛋白糖基化修饰主要包括N-糖基化、O-糖基化、S-糖基化以及精氨酸化修饰。糖脂和多糖也是重要的糖质,主要包括脂多糖、脂阿拉伯甘露聚糖、鼠李糖脂、肽聚糖、磷壁酸和荚膜多糖等。细菌糖质可促进宿主-病原体相互作用,影响细菌毒力、耐药性以及生物膜形成等,进而促进细菌感染。此外,细菌糖质还可通过调控宿主免疫发挥双重作用:一方面帮助细菌实现免疫逃逸,引起机体感染;另一方面激活宿主免疫,帮助清除细菌、抑制感染。本文综述了细菌糖质的种类、结构特征,以及其在黏附、定殖等感染过程中的作用,还阐述了细菌糖质调控免疫影响感染的作用;总结归纳了细菌糖质对感染的影响,从糖质的角度为细菌感染致病机制研究提供了新视角,也为以糖质为潜在靶点的新型药物研发提供了新思路。
2025, 65(11):4780-4799. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250317 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250317
摘要:抗生素耐药性的蔓延使细菌性感染成为全球公共卫生危机,传统抗生素治疗面临巨大挑战,亟需开发新型抗菌治疗策略。噬菌体是一类能够特异性裂解细菌的病毒,因其独特的杀菌机制以及对宿主菌的高度专一性,噬菌体疗法成为当前对抗耐药菌感染的重要替代疗法之一。然而,单一噬菌体疗法的应用受限于宿主范围窄、易产生噬菌体抗性细菌等问题。近年来,噬菌体-抗生素联合疗法备受关注,该疗法在增强杀菌效应、协同抑制双重抗性机制、扩大宿主范围、破坏生物膜以及治疗复杂感染等方面展现出独特优势,不仅突破了单一噬菌体疗法的局限性,也为多重耐药菌感染的治疗提供了新思路。本文将从噬菌体-抗生素联合疗法的协同作用机制、关键影响因素、现存挑战及优化策略等方面进行系统综述,为该领域的深入研究与临床转化提供理论依据和实践指导。
2025, 65(11):4800-4816. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250327 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250327
摘要:铜绿假单胞菌( Pseudomonas aeruginosa, PA)是引发医院感染的重要病原菌。它能在各种极端环境中生存,且具有高度抗生素耐药性,可攻击免疫功能低下人群,进而引发严重感染,是导致临床患者死亡的重要原因。因此,实现PA的快速诊断对于控制感染至关重要。传统检测技术,如平板法、免疫分析法和核酸法等在准确性和敏感性方面表现优异,但存在成本较高、检测时间长的问题。近年来,新型生物传感检测技术通过集成多样化的生物识别元件和信号增强策略实现了对PA的超敏、精准检测,为PA的快速识别、治疗及控制提供了高效、便捷且经济的解决方案。本文系统综述了基于电化学、光学、CRISPR/Cas12a系统和磁性纳米颗粒磁分离的生物传感技术的原理、应用进展及面临的挑战,并对未来研究方向进行了展望,以促进PA快速检测技术的创新与临床应用。
2025, 65(11):4817-4826. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250328 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250328
摘要:移动基因元件在驱动细菌进化的同时也使细菌面临“自私基因”入侵的风险。细菌在与移动基因元件的博弈过程中进化出一系列免疫策略,可增强宿主对入侵核酸的免疫力。这些免疫系统能够阻碍遗传物质入侵,降解入侵核酸,抑制入侵核酸的复制或转录,或引发流产感染,从而保护种群。尽管对宿主免疫系统的机制已有诸多了解,但目前仍不清楚细菌如何调配不同防御策略以应对不同阶段的入侵核酸。本文结合本课题组的研究,总结并归类了细菌在不同时空维度应对移动基因元件的策略。阐明这些多层次的宿主免疫机制,不仅揭示了进化过程中宿主与移动基因元件的博弈,也为未来开发新的生物技术提供了依据。
2025, 65(11):4827-4841. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250357 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250357
摘要:在多细胞生物中细胞死亡始终处于动态变化的过程。其中,细胞凋亡作为调节性细胞死亡的重要形式主要有内源性和外源性2条通路。在病原感染过程中,宿主细胞可通过细胞凋亡清除被感染的细胞;而病原体也进化出多种策略来调控宿主细胞凋亡,包括利用效应蛋白调控细胞信号通路、凋亡相关基因的表达、凋亡通路关键蛋白以及半胱氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase, Caspase)家族蛋白酶活性等。本文对病毒、胞内细菌、胞内寄生真菌以及寄生虫等胞内寄生病原调控宿主细胞凋亡的分子机制与策略进行了综述,以期为进一步探索病原体与宿主之间复杂的相互作用机制提供参考。
2025, 65(11):4842-4859. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250369 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250369
摘要:豆科植物根瘤中,除根瘤菌外还存在大量非根瘤菌。这些非根瘤菌对促进植物生长发育、提高根瘤中的细菌丰度具有重要意义。部分非根瘤菌不仅有助于根瘤菌扩大宿主范围,还能参与豆科植物-根瘤菌的共生结瘤过程。本文系统阐述了豆科根瘤中非根瘤菌的遗传多样性分类与功能,具体总结了非根瘤菌进入根瘤的途径、与根瘤菌的互作机制,以及土壤生态中非根瘤菌的多样性。此外,本文还探讨了非根瘤菌的应用潜力及未来研究方向,总结了当前豆科植物-根瘤菌-非根瘤菌互作研究的进展,探讨了通过根瘤微生态介导的豆科植物-根瘤菌-非根瘤菌互作来提高作物生产力和健康水平的方法,为可持续农业发展提供了理论支持。
周依榆 , 练志峰 , 吕焱 , 孙依薇 , 吴惠香 , 杨华 , 黄建颖
2025, 65(11):4860-4876. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250235 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250235
摘要:银纳米粒子的强抗菌活性主要归因于银离子的释放,银离子通过形成Ag-S键破坏细胞膜并导致关键酶失活。目的 探索银离子的固定化策略以减少其释放。方法 合成了一种含氮桥头的环状配体,并将其与银离子螯合,形成氮杂大环银配合物[Cage silver(I)],随后将其与不同比例的磺化壳聚糖(sulfonate chitosan, SCS)进行络合,得到SCS/Cage Ag(I)络合物(SCA
许增美慧,石兆勇,王浩,李琰,马路平,张梦歌,吴姗薇,高佳凯,王双双
2025, 65(11):4877-4888. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250252 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250252
摘要:随着人类工业活动的开展,氮(N)排放和大气氮沉降显著增加。当大气氮沉降超过植物所能承受的临界负荷时可能使植物产生负面响应,导致物种丰度降低。菌根作为影响物种丰度的一个重要生物因素,可通过养分供给和菌丝网络机制影响植物的多样性和群落结构。目的 分析不同菌根类型林下草本植物氮沉降临界负荷的差异,探讨菌根类型如何影响林下草本植物对氮沉降的响应。方法 基于森林草本植物长期氮沉降临界负荷数据库,结合已发表的文献资料,建立了“不同菌根类型森林林下草本植物对氮沉降响应的临界负荷数据库”,补充了森林优势种的菌根类型数据。该数据库共涵盖3种菌根类型:丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)、外生菌根(ectomycorrhiza, ECM),以及受2种菌根共同侵染的双菌根(AM+ECM),以探究菌根类型对林下草本植物氮沉降临界负荷的影响。结果 不同菌根类型森林下草本植物的氮沉降临界负荷存在显著差异(P<0.05)。AM+ECM型森林林下草本植物的氮沉降临界负荷最高,为9.28 kg N/(ha·a);ECM型次之,为8.41 kg N/(ha·a);AM型最低,为7.19 kg N/(ha·a)。在不同菌根类型森林中,不同功能群的林下草本植物(禾本科和非禾本科)对氮沉降响应的临界负荷与不同菌根类型林下全部草本植物的反应一致。氮沉降会引起林下草本植物的丰度变化,AM型森林草本植物物种丰度呈增加趋势,而含ECM的森林草本植物物种丰度以降低为主。结论 菌根类型对林下草本植物的氮沉降临界负荷具有显著影响(P<0.05),这与不同菌根类型植物的生态位分化、凋落物氮含量浓度以及氮获取策略有关。此外,林下草本植物的丰度也会因菌根类型的不同而存在差异。
王瑾,杨行,马雪青,温建维,黎映胜,宋晓琛,李平花,杜晓华,卢曾军,刘霞,孙普
2025, 65(11):4889-4904. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250253 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250253
摘要:目的 进一步掌握当前我国牛传染性鼻气管炎病毒(infectious bovine rhinotracheitis virus, IBRV)流行株的分子特征及生物学特性,为科学防控牛传染性鼻气管炎(infectious bovine rhinotracheitis, IBR)提供病原学参考。方法 采集牛肺脏组织,利用PCR方法检测牛呼吸道常见病毒;使用MDBK细胞分离病毒,并应用病毒宏基因组测序技术测定与分析病毒的全基因组序列;蚀斑纯化病毒,连续传至第9代(F9),测定病毒TCID50、绘制一步生长曲线并观察病毒粒子形态;将F9代细胞毒以滴鼻方式接种2头IBRV抗体阴性健康成年牛,每鼻孔2.5 mL,同时让1头牛与之同居,观察体温和排毒变化等临床表现。结果 PCR检测显示,该牛肺脏组织含有IBRV和牛冠状病毒(bovine coronavirus, BCoV)。接种MDBK细胞传至第3代时出现明显细胞病变,宏基因组测序确定为IBRV,其基因组全长为134 678 bp,命名为IBRV GSLT/04/2024株。F9代病毒TCID50为105.5 TCID50/mL,且gB、gC、gD和gE基因均未发生突变。依据gC基因和全基因组序列将该毒株划分为IBRV 1.2b亚型谱系。牛滴鼻后第5天开始向外排毒,同居牛第10天开始向外排毒,约持续排毒10 d,排毒量依次为鼻拭子>口拭子>肛拭子>眼拭子;接种第30天仅从结肠组织中检测出IBRV基因;接种牛约于第7天、同居牛第10天出现IBR特异性抗体。结论 本研究成功分离出1株新的IBRV 1.2b亚型流行毒株,初步证明其对成年牛具有较强感染能力,这为进一步溯源我国IBRV感染率增高现象提供了重要的流行病学和病原学依据。
翁艳岚,朱斌杰,余鑫,郝云,杨译哲,杨文凯,林淦,邓思敏,聂政,宋厚辉,程昌勇,江玲丽,徐加利
2025, 65(11):4905-4920. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250256 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250256
摘要:目的 解析基因lmo0736编码的核糖-5-磷酸异构酶B (ribose-5-phosphate isomerase B, RpiB)的酶活功能,并探究其对单核增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes, LM)感染能力的影响。方法 采用原核表达与纯化技术获取Lmo0736重组蛋白(LM Lmo0736),利用酶活性测定试验验证其底物催化功能;运用细菌同源重组技术构建lmo0736基因敲除株(LM Δlmo0736)及回补株(LM CΔlmo0736);通过生长曲线测定试验探究细菌体外生长能力的变化;借助体外细胞模型(Caco-2肠道上皮细胞和L929成纤维细胞)评估细菌的黏附、侵袭及胞间迁移能力;通过ICR小鼠感染模型测定感染后7 d的存活率及48 h的脏器载菌量,以此评估其对小鼠的感染能力。结果 LM Lmo0736具有典型的RpiB酶活性,可催化
2025, 65(11):4921-4937. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250263 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250263
摘要:目的 对青枯菌侵染后辣椒幼苗在不同时期、不同生态位的内生菌群落进行分析,结合青枯菌侵染进程探究青枯菌侵染引发辣椒内生菌动态迁移的规律。方法 采用实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qPCR)技术量化青枯菌拷贝数,对罹病和健康辣椒植株的根、茎、叶3个生态位在接种青枯菌后1、4、7 dpi (days post-inoculation, dpi) 3个时间点进行取样,并运用高通量扩增子测序技术调查其中内生细菌和真菌群落情况。结合菌群基因拷贝数双维度分析,探究青枯菌入侵对辣椒内生菌群落的时空动态影响及病原菌增殖特征。结果 接种青枯菌后,辣椒根、茎中的青枯菌拷贝数持续上升,叶片组织在4 dpi时青枯菌拷贝数达到高峰,随后显著降低。青枯菌侵染导致根、茎、叶内生细菌群落发生显著改变,其中时间效应大于部位效应。根部对青枯菌侵染更为敏感。植株接种青枯菌7 dpi时整体内生细菌中芽孢杆菌门(Bacillota)相对丰度显著增加;在属水平上,根瘤菌属(Rhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)及内生真菌镰孢属(Fusarium)、曲霉属(Aspergillus)相对丰度较对照组显著增加。受到青枯菌侵染后,根、茎、叶3个部位内生菌群的物种β多样性指数和物种群落组成在侵染全过程中发生明显改变,假单胞菌属(Pseudomonas)是根部的特征物种,曲霉属(Aspergillus)是茎叶的特征真菌。共现网络分析表明罹病植株内生菌网络更为复杂,负相关边占比显著增加,其中子囊菌门(Ascomycota)成为关键网络节点,反映出青枯菌入侵增强了内生菌的拮抗效应及内生菌内部的关联。挖掘出10种青枯病的潜在拮抗菌群,其中6种内生细菌均来自芽孢杆菌门(Bacillota)的梭菌纲(Clostridia)。结论 本研究阐明了青枯菌侵染辣椒幼苗的增殖特点,以及侵染事件发生后辣椒植株内生菌群落结构特征及动态迁移变化规律。
2025, 65(11):4938-4950. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250267 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250267
摘要:目的 选育能够适应猫胃肠环境且具有良好肠道定殖能力的猫源青春双歧杆菌菌株。方法 从长寿猫和普通猫的粪便中分离出青春双歧杆菌,通过生长量测试和小鼠寿命试验选育得到原始菌株QC-Y (寿命延长率达33.85%),经鉴定该菌为青春双歧杆菌。QC-Y经辐射诱变后,通过生长量测试、胃肠耐受性驯化和评价选育得到QC-Y-09。结果 QC-Y-09的生长量、耐受性评分分别是QC-Y的55.667倍和5.66倍,其对猫胃肠环境的耐受能力具有良好的遗传稳定性。第10代QC-Y-09菌株在人工胃液、肠液、无氧和微氧环境中的存活率分别为18.80%、41.60%、93.26%和48.39%,分别达到0代的62.67%、108.53%、97.92%和94.40%。猫肠道定殖试验表明,QC-Y-09在猫体内的定殖能力显著优于QC-Y和人源青春双歧杆菌。停止饲喂菌剂7 d后,QC-Y-09组猫粪便中青春双歧杆菌活菌仍有4.37 lg CFU/g,分别比QC-Y组和人源组高1.74 lg CFU/g和3.02 lg CFU/g。此外,QC-Y-09对猫换粮应激具有较好的缓解作用,能降低猫换粮应激率85.71%。SNP分析结果表明QC-Y-09在基因层面与QC-Y有显著差异,主要富集在核糖体结构和氨基酰基-tRNA生物合成的通路上。结论 本研究选育的猫源青春双歧杆菌QC-Y-09菌株能够有效适应猫胃肠环境并在猫肠道中良好定殖,这为青春双歧杆菌在猫用功能性食品中的应用提供了重要的理论和实践基础。
刘微,任明星,王培懿,肖涌,吴爱华,张焱焱,付书林,邱银生,宗冰冰
2025, 65(11):4951-4960. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250281 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250281
摘要:目的 探讨黄芩苷对感染猪源肠外致病性大肠杆菌(extraintestinal pathogenic Escherichia coli, ExPEC) PCN033株小鼠的保护作用及其机制。方法 采用小鼠感染模型和免疫印迹等实验检测感染组和药物治疗组小鼠的临床特征、存活率、组织载菌量、病理变化,以及小鼠体内P65、IκBα、NLRP3、ASC、Caspase-1等蛋白的表达水平。结果 黄芩苷处理后,药物治疗组小鼠的精神状态明显优于感染组小鼠;药物治疗组小鼠的存活率高于感染组小鼠,且PCN033株在药物治疗组小鼠血液、脑和肺中的定殖能力弱于在感染组小鼠中的定殖能力。进一步研究发现黄芩苷抑制了PCN033株感染导致的小鼠体内P65、IκBα等蛋白磷酸化水平的激活,降低了NLRP3、ASC、Caspase-1等蛋白的表达。结论 黄芩苷通过抑制NF-κB信号通路和阻断NLRP3炎性小体的激活减轻猪源ExPEC感染导致的小鼠炎性反应,进而通过减弱猪源ExPEC感染小鼠的临床症状和组织损伤等发挥保护作用,提示黄芩苷可能是一种通过调节炎症反应防治猪源ExPEC感染的潜在药物。
2025, 65(11):4961-4977. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250285 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250285
摘要:目的 奇异变形杆菌作为一种人畜共患病原菌,其多重耐药性与毒力基因的协同作用对公共卫生安全构成了严峻挑战。为评估浙江省食品链中细菌耐药性的传播特征,本研究通过系统监测牛屠宰场与农贸市场分离株的耐药表型及基因特征,解析其耐药基因(antibiotic resistance genes, ARGs)、毒力基因(virulence genes, VGs)及可移动遗传元件(mobile genetic elements, MGEs)的分布差异。方法 采集牛屠宰场和农贸市场的384份样本(包括粪便、胴体、环境等),利用16S rRNA基因测序鉴定菌株,结合K-B法药敏实验、PCR技术检测20种耐药基因及10种毒力基因,分析奇异变形杆菌的耐药与毒力基因携带情况。使用整合子基因盒测序解析耐药基因簇,并构建ARGs、VGs与MGEs的共现网络图。通过接合转移实验探究耐药基因的水平传播潜力。结果 共分离出101株奇异变形杆菌(总分离率为26.30%),其中屠宰场的分离率(33.85%)显著高于农贸市场(18.75%)。耐药表型显示,头孢曲松钠、阿莫西林和红霉素的耐药率均超过90.00%。在耐药基因中,blaTEM (89.09%)、sul1 (77.71%)和tetA (63.29%)的检出率最高,且屠宰场的耐药基因分布更为复杂。毒力基因fliL (92.08%)和zapA (80.20%)高表达,提示其具有潜在致病性。整合子在屠宰场的检出率显著高于农贸市场,PCR扩增结果表明其存在多种耐药基因,其中包括氨基糖苷类和甲氧苄胺嘧啶类耐药基因。共现网络分析表明,ARGs、VGs与MGEs呈正相关,I型整合子(intI1)为核心枢纽基因。接合实验证实,blaTEM可通过水平转移实现跨菌种传播。结论 与菜市场相比,屠宰场因抗生素暴露压力大、生物密度高以及可移动元件富集成为耐药性传播的关键节点。本研究强调了加强抗生素管理、监测耐药基因传播链的重要性,为“同一健康(One Health)”框架下的耐药性防控提供了科学依据。
王莘瑜,张存芳,朱萍,李柯懋,高强,刘丹,聂苗苗,贾军梅,祁得林
2025, 65(11):4978-4993. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250287 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250287
摘要:目的 从微生物生态学角度阐明同域分布鱼类肠道微生物的多样性、结构及功能特征,分析二者之间的共性与差异,进而探讨肠道菌群在鱼类食性和生态位分化中的作用。方法 采集黄河上游重叠分布的花斑裸鲤和黄河裸裂尻鱼的前肠、中肠、后肠及其水环境样品,利用16S rRNA基因高通量测序技术和生物信息分析手段比较分析2种鱼类的肠道微生物差异及其潜在功能。结果 α多样性分析表明,水环境微生物多样性>黄河裸裂尻鱼>花斑裸鲤(P<0.05);在花斑裸鲤中前肠微生物多样性较高;黄河裸裂尻鱼则为前肠>中肠>后肠。基于聚类和CPCoA的β多样性分析表明,同一物种不同肠段来源的微生物比同一肠段来源的微生物更相似,物种差异大于肠段差异(P<0.001)。在菌群组成上,假单胞菌门在三者中的占比均高于50.00%,而芽孢杆菌门在2种鱼类肠道中的占比均超过25.00%,显著高于水环境(3.80%);梭杆菌门和鲸杆菌属为花斑裸鲤中肠和后肠的特有菌群,肠球菌属和乳球菌属分别为花斑裸鲤和黄河裸裂尻鱼后肠的特有菌群。PICRUSt2功能分析显示,2种鱼类的肠道菌群功能主要富集于“氨基酸代谢”和“碳水化合物代谢”,其中黄河裸裂尻鱼不同肠段间存在多种代谢通路的显著差异,而2种鱼同一肠段主要在“信号分子和相互作用” “心血管疾病”和“萜类化合物和聚酮类化合物的代谢”方面存在显著差异。结论 花斑裸鲤和黄河裸裂尻鱼肠道及其水环境的微生物群落组成和多样性均存在明显差异,且2种鱼类的肠道菌群功能不同,说明物种是导致微生物差异的主要原因,推测这可能与2种鱼类的食性和生态位差异有关。本研究从微生物角度为鱼类食性和生态位分化提供了依据,从而为开发和利用肠道微生物资源以及高原鱼类的保护和资源管理提供了科学依据。
董盼盼,许海涛,王中雨,王琳,周星雨,刘林东,张婷婷,张娇娇,汪金萍
2025, 65(11):4994-5007. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250288 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250288
摘要:目的 嗜中温GH10家族耐盐木聚糖酶XynRBM26在动物饲料等工业领域具有重要的应用价值。本研究基于理性设计方法对其进行蛋白质工程改造以提升其热稳定性,为后续XynRBM26酶制剂的工业化应用奠定基础。方法 利用生物信息学软件FoldX对AlphaFold 2.0预测的XynRBM26的3D结构进行全序列扫描,将自由能变化小于-0.5 kcal/mol的突变体构建成一个初始电子文库;基于Pro效应及潜在突变体的筛选原则构建一个由Pro突变组成的电子文库;利用定点突变技术构建突变体基因,进一步对突变体进行异源表达和纯化,通过实验验证筛选出阳性突变体。结果 初始潜在突变体经筛选后,构建了一个由21个Pro效应突变体组成的小而精的突变文库。对所有突变体进行实验验证,筛选出Tm值显著提高的阳性单点突变体D222P、V182P、D344P和A352P。后续通过叠加筛选获得了性质较优的3点叠加Pro突变体,并将其与实验筛选的阳性突变体G115D叠加,筛选出稳定性最优的叠加突变体M4 (G115D-D222P-D344P-A352P)。与XynRBM26野生型相比,其Tm值及最适温度分别提高了6.5 ℃和5 ℃,在55 ℃下的半衰期t1/2提高了7.5倍,最适温度下的相对活性是野生型的3.44倍。结论 基于Pro效应及2种不同效应叠加方法筛选热稳定性GH10家族耐盐木聚糖酶XynRBM26突变体,是一种有效的策略。
2025, 65(11):5008-5021. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250291 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250291
摘要:目的 探究罗伊氏乳杆菌CCTCC M 2016546对慢性温和不可预知应激(chronic unpredictable mild stress, CUMS)诱导的抑郁模型大鼠的抗抑郁效果及其潜在机制。方法 将60只雄性SD大鼠随机分为空白组(n=8)、模型组(n=43)、预防组(n=9)。除空白组外,其余大鼠每日接受3种应激刺激,预防组大鼠于每日造模前灌服罗伊氏乳杆菌CCTCC M 2016546 (1×109 CFU/d)。4周后,通过糖水偏好试验、强迫游泳试验、旷场试验评估大鼠抑郁状态,并根据评估结果将建模成功的大鼠随机分为模型组(n=8)、氟西汀组(2.1 mg/kg氟西汀,n=8)、协同组(2.1 mg/kg氟西汀+1×109 CFU/d罗伊氏乳杆菌CCTCC M 2016546,n=9)、高剂量组(5×109 CFU/d罗伊氏乳杆菌CCTCC M 2016546,n=9)、低剂量组(1×109 CFU/d罗伊氏乳杆菌CCTCC M 2016546,n=9)。各组大鼠每天接受1次药物治疗,持续4周。再次进行行为学测试,观察罗伊氏乳杆菌CCTCC M 2016546对抑郁模型大鼠行为学的影响。采用酶联免疫法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)检测大鼠海马组织中5-羟色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)及血清中促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone, ACTH)、皮质酮(cortisol, CORT)的含量;采用蛋白印迹法(Western blotting)测定脑组织中脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)、酪氨酸激酶受体B (tyrosine kinase receptor B, TrkB)、蛋白激酶B (protein kinase B, AKT)、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinisitol 3-kinase, PI3K)、细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase, ERK)、核转录因子cAMP反应元件结合蛋白(cAMP-response element binding protein, CREB)的蛋白表达。结果 氟西汀、协同给药及罗伊氏乳杆菌CCTCC M 2016546均能显著改善抑郁大鼠的行为表现,可增加糖水偏好(P<0.01, P<0.001),减少悬尾不动时间(P<0.01, P<0.05),提高水平运动总距离及中央区域停留时间(P<0.01, P<0.05)。此外,氟西汀和罗伊氏乳杆菌CCTCC M 2016546还能恢复CUMS引起的5-HT、CORT和ACTH水平变化(P<0.01, P<0.05)。在蛋白表达方面,氟西汀组和协同组促进了BDNF、PI3K、CREB、TrkB、Akt、ERK的表达(P<0.01, P<0.05),其中高剂量罗伊氏乳杆菌CCTCC M 2016546可增加AKT、BDNF、CREB、PI3K的蛋白水平(P<0.01, P<0.05),而低剂量则提高了AKT和BDNF水平(P<0.01),预防性给药主要改善了TrkB的表达(P<0.05)。结论 罗伊氏乳杆菌CCTCC M 2016546对抑郁模型大鼠具有抗抑郁效果,推测其可能通过调节下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal, HPA)轴功能和PI3K/AKT/CREB/BDNF信号通路发挥作用。
2025, 65(11):5022-5036. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250293 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250293
摘要:硫酸盐还原菌因其独特的还原能力可在还原硫酸盐的同时去除重金属,在重金属污染修复领域具有应用潜力。目的 从海洋沉积物中分离出高效的硫酸盐还原菌株,探究其还原特性及其在Cr(VI)污染修复中的应用前景。方法 通过富集筛选获得一株高效硫酸盐还原菌,分析该菌株的硫酸盐还原效率、Cr(VI)去除效率,以及在环境胁迫(如pH、硫酸盐浓度、重金属浓度)条件下的菌株代谢响应特性。利用该菌株制备生物硫铁复合材料,并采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪分析生物硫铁复合材料的表征特性,探索该生物硫铁复合材料在Cr(VI)污染修复中的可行性。结果 经鉴定菌株S5为脱硫弧菌(Desulfovibrio sp.),GenBank登录号为OR140726。菌株S5的蛋白质浓度和硫酸盐还原过程符合S型曲线;该菌株具有一定的耐酸性,在pH为5.0的培养条件下,其OD600值和硫酸盐还原率分别可达0.16±0.01和(83.71±1.49)%。该菌株在硫酸盐浓度为0.5-1.3 g/L范围内均能表现出硫酸盐还原能力,最高还原率可达(92.27±1.20)%;在Cr(VI)浓度为10-30 mg/L条件下,菌株S5具有高效的Cr(VI)去除能力。然而,当Cr(VI)浓度高于30 mg/L时Cr(VI)去除率显著下降。基于菌株S5制备的生物硫铁复合材料具有富含C=O、N-H、Fe-S等官能团及多孔隙、非晶态等表征特性,在较高Cr(VI)浓度范围内Cr(VI)去除率无显著差异,均在85%以上。结论 菌株Desulfovibrio sp. S5是一株具有高效硫酸盐还原能力和Cr(VI)去除能力的菌株,以其制备的生物硫铁复合材料能够克服较高Cr(VI)浓度的限制,保持较高的Cr(VI)去除率,在Cr(VI)污染修复方面具有明显优势。研究结果为硫酸盐还原菌应用于Cr(VI)污染环境的生物修复提供了基础和科学依据。
2025, 65(11):5037-5053. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250294 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250294
摘要:目的 对2022-2023年间从不同工业产品及生产环境中分离的120株洋葱伯克霍尔德氏菌复合群(Burkholderia cepacia complex, Bcc)进行物种鉴定及多样性分析,并对本实验室一株新分型的神秘伯克霍尔德氏菌(Burkholderia aenigmatica) ST2120的全基因组数据进行分析,预测其毒力和致病性。方法 采用多位点分型研究方法(multilocus sequence typing, MLST)确定Bcc的分型(sequence types, ST);利用多位点序列分析(multilocus sequence analysis, MLSA)对未知分型的Bcc进行系统发育分析和物种鉴定。选取ST2120菌株,使用Nanopore测序平台进行全基因组测序,并对测序数据进行基因组装、基因预测、功能注释以及次级代谢产物基因簇预测等。结果 120株Bcc菌株中共鉴定出7个物种,分别为神秘伯克霍尔德氏菌(B. aenigmatica)、新洋葱伯克霍尔德氏菌(B. cenocepacia)、洋葱伯克霍尔德氏菌(B. cepacia)、污染伯克霍尔德氏菌(B. contaminans)、越南伯克霍尔德氏菌(B. vietnamiensis)、稳定伯克霍尔德氏菌(B. stabilis)和多噬伯克霍尔德氏菌(B. multivorans),共38个不同的ST分型。在分类过程中发现22个新等位基因和20个新ST分型,本研究中的新分型Bcc以B. aenigmatica和B. vietnamiensis为主。B. aenigmatica在工业污染Bcc的占比高达55%,是主要的污染物种。B. aenigmatica ST2120菌株基因组全长为8 909 914 bp,G+C含量为65.73%,包含8 192个编码基因。将全基因组数据上传至NCBI,获得登录号为CP184468-CP184476。基因组分析预测到该菌株存在与铁载体相关的次级代谢产物(如ornibactin C8, chromobactin)合成基因簇,注释到5种与外排泵相关的抗生素抗性基因,以及涉及分泌系统、黏附、入侵宿主、免疫调节和群体感应等功能的毒力基因。结论 B. aenigmatica已成为主要的工业污染Bcc,B. aenigmatica菌株ST2120基因组中存在较为全面的致病因子,具有潜在致病性。
2025, 65(11):5054-5073. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250303 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250303
摘要:目的 探索灰霉病菌中Ⅺ型组氨酸激酶基因的功能,为进一步阐明组氨酸激酶(histidine kinases, HKs)相关基因在植物病原菌生长发育和致病过程中的分子机制奠定基础。方法 利用敲除载体构建、根癌农杆菌介导的转化(Agrobactirium tumfacience-mediated transformant, ATMT)、PCR及qPCR验证技术获得BcHK91基因敲除突变体。通过对菌落生长、菌核形成、孢子产量及形态、孢子萌发率、附着胞与侵染垫形成率、致病力、细胞壁与细胞膜完整性以及转录组进行测定,探究敲除该基因后对灰霉病菌B05.10的影响,从而明确BcHK91的功能。结果 成功获得2个BcHK91基因敲除突变体,分别命名为ΔBcHK91-A与ΔBcHK91-B。表型分析发现,与野生型菌株B05.10和异位插入菌株(ectopic transformants, ET)相比,BcHK91基因敲除突变体不产生菌核,孢子长度缩短,产孢能力、孢子萌发率、附着胞形成率、侵染垫形成率及致病力均下降,对刚果红和SDS的敏感性升高。利用RNA sequencing (RNA-seq)技术对野生型菌株和突变体ΔBcHK91的转录组进行比较分析,结果表明共有1 533个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),其中1 017个基因上调,516个基因下调。基因本体(gene ontology, GO)和直系同源簇(cluster of orthologous group, COG)注释分析表明,DEGs主要富集在生物过程(biological processes)中的细胞过程(cell process)与代谢过程(metabolic process);细胞组成(cellular components)主要分布在细胞结构体(cellular anatomical entity)和细胞内(intracellular);分子功能(molecular functions)主要富集在催化活性(catalytic activity)、蛋白质结合(binding)和转运活性(transporter activity)。Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG)通路分析表明,DEGs主要富集在碳水化合物运输、淀粉和蔗糖代谢通路、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)级联反应的代谢通路上,参与调控突变体表型与致病性。差异表达基因的in silico分析揭示,17个基因可能参与调控B05.10的生长发育、氧化应激、细胞壁合成、细胞膜完整性、菌核形成和致病性。qPCR验证结果表明,13个基因的qPCR表达水平与转录组测序获得的数据趋势一致,表明该转录组数据可信度较高。结论 灰霉病菌中BcHK91主要在菌体无性繁殖、应对不同环境胁迫及致病过程中发挥重要作用。
高辉,喻梦梦,张入匀,贾玮,张希,付博,许自成,郭志刚,党炳俊
2025, 65(11):5074-5091. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250304 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250304
摘要:麦斯明,即3-(3,4-二氢-2H-吡咯-5-基)吡啶,是一种烟草生物碱。它不仅存在于烟草中,还广泛分布于各类食品、水果和蔬菜里。麦斯明是生成致癌性烟草特有亚硝胺N-亚硝基降烟碱(N′-nitrosonornicotine, NNN)的前体物之一,对人体健康构成潜在威胁。目的 筛选具有降解麦斯明能力的菌株,并探究其降解麦斯明的途径及机制。方法 以麦斯明为唯一碳源,从植烟土壤中富集和筛选麦斯明降解菌。采用形态学观察、生理生化鉴定与分子生物学鉴定相结合的方法对麦斯明降解菌株进行分类学鉴定。利用高效液相色谱(HPLC)和超高效液相色谱-质谱联用(UHPLC-MS/MS)技术分析菌株降解麦斯明的中间代谢产物。通过BLAST工具预测烟碱降解基因。结果 筛选获得一株具有降解麦斯明能力的菌株G-2,经分析该菌株隶属于申氏菌属(Shinella),将其命名为Shinella sp. G-2。HPLC和UHPLC-MS/MS分析麦斯明降解产物样品,鉴定出5种代谢产物。基因组分析显示,菌株G-2含有一个吡啶和吡咯烷交叉途径(a variant of the pyridine and pyrrolidine pathway,VPP途径)基因簇的同源基因簇。结论 本研究筛选分离出一株具有麦斯明降解能力的菌株Shinella sp. G-2。菌株G-2可能利用VPP途径中的酶类,通过类似于VPP途径的代谢途径降解麦斯明。
2025, 65(11):5092-5104. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250310 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250310
摘要:目的 利用合成生物学技术构建益生菌大肠杆菌Nissle 1917 (Escherichia coli Nissle 1917, ECN),使其能够特异性定殖于肿瘤组织,原位转化肿瘤微环境中的葡萄糖及代谢废物氨,同步合成光敏剂前体5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid, 5-ALA)和免疫调节氨基酸精氨酸,并与免疫检查点抑制剂形成协同抗肿瘤效应。方法 在ECN中共表达hemAM、hemL和argA基因,通过λ-Red同源重组系统敲除thyA基因以增强肿瘤靶向性;采用摇瓶发酵实验、紫外分光光度法、HPLC等方法检测工程菌ECN合成5-ALA和精氨酸的产量;进一步利用体外细胞实验和小鼠肿瘤模型系统评价工程菌ECN对结直肠癌细胞的作用。结果 工程菌中5-ALA和精氨酸的产量分别达到(173.00±11.46) mg/L和(1.70±0.09) g/L,较野生型提高8.2倍和20倍(P<0.000 1)。thyA基因缺失使工程菌只能在肿瘤细胞HCT116和CT26中增殖,与正常组织细胞Vero相比,工程菌在肿瘤细胞中的OD600提高了1倍(P<0.000 1),进而提高工程菌ECN的肿瘤靶向性。体内外实验证实工程菌可在肿瘤组织中持续合成5-ALA和精氨酸,与野生型ECN相比工程菌分别诱导CD8+和CD4+ T细胞浸润密度增加2.7倍和1.9倍(P<0.000 1),IL-6、TNF-α分泌水平分别升高1.7倍和2.4倍(P<0.000 1),联合抗PD-L1治疗使肿瘤体积抑制率达77.6% (P<0.000 1)。结论 本研究成功构建了具有代谢-免疫双重调控功能的ECN工程菌平台,通过原位供给光动力治疗前体药物、精氨酸介导的免疫代谢重编程以及协同免疫检查点阻断的三重作用为实体瘤的联合治疗提供了新的解决方案,也为肿瘤微环境精准调控策略的发展提供了研究思路。
2025, 65(11):5105-5118. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250314 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250314
摘要:目的 卤醇脱卤酶作为一种生物催化剂,兼具闭环与开环反应活性,在手性环氧化合物等合成领域应用广泛,其绿色高效制备具有重要意义。本研究通过对卤醇脱卤酶HheC编码序列N端进行基于mRNA二级结构的序列优化,实现HheC的高效表达,并将其应用于手性环氧氯丙烷的合成。方法 采用mRNA预测工具预测5′mRNA二级结构与热力学性质,以降低mRNA二级结构稳定性、提高折叠自由能(ΔG)为目标,在不改变氨基酸序列的前提下设计高表达5′mRNA序列,并表征酶的表达效率和催化性能。结果 基于5′mRNA序列设计获得了HheC突变体,其蛋白表达水平从16.71%提升至33.39%,对1,3-二氯-2-丙醇的相对酶活提高了3倍。结论 基于5′mRNA二级结构优化可显著提高HheC表达水平,提升目标产物合成效率,为构建酶法催化合成手性环氧氯丙烷路线奠定了基础。
江冰冰,段生双,李瑞,侯国喜,朱罗娟,毕玲芳,朱书生,杨敏,郭存武
2025, 65(11):5119-5134. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250318 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250318
摘要:目的 从与三七(Panax notoginseng)轮作的白及(Bletilla striata)根际筛选对三七根腐病菌具有拮抗效应的生防细菌,对其进行鉴定并开展防效评价,为利用药-药轮作模式缓解三七连作障碍的应用技术提供科学依据,也为在植物轮作控制病害体系中从轮作植物根际而非靶标病害植物根际筛选生防菌株并应用于田间防控提供参考。方法 采用稀释涂布平板法从白及根际土壤中分离可培养微生物,运用平板对峙培养法评价分离所得菌株对三七根腐病菌的拮抗活性,利用16S rRNA基因序列分析进行分子鉴定,通过拮抗细菌的盆栽灌根接种法调查根腐病发病率以评价拮抗细菌防治三七根腐病的能力。结果 与连作土相比,轮作白及处理显著降低了后茬三七根腐病的发病率和病情指数。从白及根际共分离得到200株菌,筛选出对毁灭柱孢菌(Ilyonectria destruction) RS6、腐皮镰孢菌(Fusarium solani) F3和尖孢镰孢菌(Fusarium oxysporum) Z5这3种三七致病菌具有拮抗效果的菌株共25株,拮抗菌的分离效率为12.5%,涵盖5个属共12个种,表明白及根部拮抗菌种类具有高度多样性。其中芽孢杆菌属(Bacillus) 14株,包括枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 4株、贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) 2株、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens) 6株、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus) 1株、东洋芽孢杆菌(Bacillus toyonensis) 1株;不动杆菌属(Acinetobacter) 5株,包括约氏不动杆菌(Acinetobacter johnsonii) 2株、琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii) 2株以及皮氏不动杆菌(Acinetobacter pittii) 1株;假单胞菌属(Pseudomonas) 4株,包括恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida) 3株、黄褐假单胞菌(Pseudomonas fulva) 1株;阿氏肠杆菌(Enterobacter asburiae) 1株;豚鼠气单胞菌(Aeromonas caviae) 1株。将对3个病原菌均有拮抗作用的4株细菌菌株,即解淀粉芽孢杆菌BJ1、枯草芽孢杆菌BJ7、解淀粉芽孢杆菌BJ8、约氏不动杆菌YB10添加到连作土中能显著降低三七根腐病发病率并提高三七的鲜重。结论 与三七轮作的白及根际土壤中存在多种对三七根腐病具有较好防控效果的生防菌株,本研究为三七-白及轮作缓解连作障碍提供了理论支撑。
庄振俊,巴旭冰,李若静,翁志杰,易鑫,袁彪,曲照球,周家宇,闵倩雯,赵娜,张博
2025, 65(11):5135-5151. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250331 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250331
摘要:目的 大黄鱼的黏膜组织微生物群落对其健康和适应性具有重要影响,但其在野生与养殖条件下的微生物群落差异及形成机制尚不明确。本研究旨在比较野生与养殖大黄鱼皮肤、鳃和肠道的微生物组成与特征,揭示养殖环境对宿主-微生物互作的影响。方法 采用16S rRNA基因高通量测序技术分析野生与养殖大黄鱼皮肤、鳃、肠道及环境海水的微生物群落特征,并对关键菌株进行分离、鉴定与表征。结果 养殖与野生大黄鱼黏膜微生物群落存在显著差异:(1) 养殖群体皮肤、鳃和肠道的微生物组成趋于一致,而野生群体各组织微生物的特异性更强;(2) 养殖群体皮肤和鳃组织在微生物属水平的特有物种数较野生群体更高(皮肤156种vs. 93种,鳃171种vs. 50种),但肠道特有物种较少(118种vs. 253种);(3) 线性判别分析效应大小(linear discriminant analysis effect size, LEfSe)分析发现弧菌属(Vibrio)和发光杆菌属(Photobacterium)等条件致病菌在野生大黄鱼皮肤和鳃中富集,而海无柄孢囊黏细菌属(Haliangium)等黏细菌在养殖大黄鱼肠道中特异性富集;(4) 微生物互作网络显示大黄鱼黏膜组织微生物互作以协同作用为主导,而野生群体微生物表现出更强的竞争关系;(5) 从大黄鱼黏膜组织中分离出的赖氨酸芽孢杆菌在养殖群体中呈现跨组织定殖,表现出广谱抗生素敏感性及潜在益生特性。结论 养殖环境显著改变了大黄鱼黏膜微生物群落的组成、多样性及互作模式,导致微生物群落的稳定性降低,影响宿主的代谢、免疫功能和环境适应性。本研究结果为优化大黄鱼养殖管理策略、开发益生菌资源及调控养殖环境微生物提供了科学依据。
2025, 65(11):5152-5171. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250333 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250333
摘要:目的 筛选青霉素G (penicillin G, PENG)降解菌,并解析其分解代谢的关键酶,为青霉素菌渣的生物处理提供菌种和基因资源。方法 以青霉素G钾(penicillin G potassium, PGK)为底物,通过富集培养筛选能够利用其为唯一碳源生长的菌株;结合基因组和转录组技术鉴定分解代谢的关键酶并分析其进化起源;表达并纯化关键酶,解析其酶促反应动力学参数;通过基因敲除和回补实验揭示关键基因在细菌利用PGK生长过程中的生理功能。结果 获得的代尔夫特菌属(Delftia sp.) PG-8能够降解并利用PGK作为唯一碳源生长,且在pH 7.0、温度35 ℃、底物浓度为10.00 mmol/L时表现出最佳的底物降解效果和细菌生长状况。PgkA能够催化PGK快速降解[Km=(99.19±19.45) μmol/L,kcat/Km=(1.96±0.55)×105 L/(mol·s)],并且与已完成功能鉴定的β-内酰胺酶相比PgkA具有独特的进化起源。PgkB也能够催化PGK降解,但其对底物的亲和力仅为PgkA的1/5,且底物催化效率也较低。菌株PG-8-ΔpgkA和PG-8-ΔpgkB降解和利用PGK生长的能力均显著下降,且PG-8-ΔpgkA能力下降更为明显。虽然同时敲除pgkA和pgkB的PG-8-ΔpgkAB仍能降解一定量的底物,但无法利用PGK作为唯一碳源生长。结论 PG-8是代尔夫特菌属中第一株能够利用PGK作为唯一碳源生长的菌株,pgkA和pgkB在PG-8利用PGK作为唯一碳源生长过程中均具有重要的生理功能,但pgkA起主导作用。
郑晓峥,赵昕宇,万强,吴清平,魏文杰,孙健,叶应旺,吴毓薇,叶青华
2025, 65(11):5172-5182. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20250298 CSTR: 32112.14.j.AMS.20250298
摘要:目的 假单胞菌属(Pseudomonas)细菌是主要致病菌。目前,基于质谱、16S rRNA基因测序等常用鉴定方法所需的仪器昂贵,且国际上数值鉴定产品需人工单一加样,操作繁琐。因此,亟需构建一款鉴定准确率高、操作简便的假单胞菌鉴定试剂盒。方法 汇集现有假单胞菌属生化反应数据,采用分支图法构建数值鉴定模型,设计并优化筛选出的11种生化基质微量化配方;以质谱和PCR为参照方法,对所建立试剂盒鉴定假单胞菌标准株和分离株的结果进行评价。结果 成功研制出仅需一次加样即可鉴别假单胞菌属10个种的数值鉴定试剂盒。该试剂盒对5个标准菌株和135个分离菌株的鉴定准确率达到97.04%,在实际样本中的鉴定准确率为97.74%,生化试验稳定且可重复,鉴定成本(25元/样品)仅为法国梅里埃公司同类产品(240元/样本)的10%。结论 本研究开发的假单胞菌属数值鉴定试剂盒操作简便、价格低廉、准确率高,可应用于临床诊断和食品检测。


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