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微生物学报

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主 管 单 位 中国科学院

主 办 单 位 中国科学院微生物研究所 中国微生物学会

编 辑 出 版 月刊

国 内 邮 发 代 号 2-504

国 外 代 号 M67

期刊简介
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  • 2024,64(2):0-0, DOI:

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  • 2024,64(2):0-0, DOI:

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  • 黄蓓,孟祥苗,田江瑶,宋厚辉,杨杨

    2024,64(2):331-343, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230416

    Abstract:

    结核分枝杆菌是导致结核病的病原体,也是影响全球数百万人健康的病原体之一。机体中多种模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR)可识别入侵的结核分枝杆菌,如DNA和RNA传感器,从而激活天然免疫系统并诱导干扰素-β (interferon-β,IFN-β)产生。虽然IFN-β是先天抗病毒应答的主要效应因子,但其在结核分枝杆菌感染中的作用仍具有争议。结核分枝杆菌感染诱导的IFN-β产生可以促进细菌生长,并增强细菌在宿主中的存活率,但用IFN-β处理细胞后再感染结核分枝杆菌,则可增强抗菌作用,保护宿主。因此,本综述将重点关注可识别结核分枝杆菌并诱导的IFN-β产生的PRR及其下游信号通路,并着重探讨IFN-β在介导结核分枝杆菌调控免疫功能中的作用,尤其是IFN-β与IL-1β之间的相互抑制性调节,旨在为进一步揭示结核分枝杆菌致病机制及结核病治疗药物研发提供新思路。

  • 王博宇,杨孜孜,SUN Fengzhu,王颖

    2024,64(2):344-363, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230418

    Abstract:

    针对噬菌体的细菌宿主范围预测对于深入理解噬菌体及将其作为抗生素替代用于生物疗法具有重要意义。传统生物实验方法确定噬菌体的细菌宿主范围受到极有限的噬菌体可培养性和严苛的培养条件限制,而高通量测序技术所提供的海量基因组或宏基因组序列提供了噬菌体及细菌重要的序列信息,因此智能计算为预测噬菌体的细菌宿主范围提供了可行方法。本文从智能计算的角度对噬菌体的细菌宿主范围预测研究进行系统梳理,从噬菌体感染细菌的过程入手,描述配对预测模型所依赖的特征及其生物合理性,归纳宿主范围预测的智能模型、建模原理及预测策略,总结建模训练和评估所依赖的参考数据集与真实数据及评价指标。本文特别注意挖掘和分析各信息手段、模型、方法其背后的生物合理性及其依赖的生物机理。本综述期望推动基于智能算法的噬菌体的细菌宿主范围预测研究发展,并探索将生物先验结合人工智能实现噬菌体侵袭细菌宿主的本质机理推断,同时也为基于噬菌体的临床应用提供参考与借鉴。

  • 潘琪琪,王涓,汪智,肖铠姗,吴清平

    2024,64(2):364-377, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230483

    Abstract:

    外膜囊泡(outer membrane vesicles,OMVs)是一种直径为10-250 nm的球状结构,由革兰氏阴性菌分泌。OMVs已逐渐被认为是一种新型的分泌系统,它能运输脂质、蛋白质、核酸、细胞毒素和信号分子等不同物质,具有多种生物学功能,包括细菌与细菌之间的交流、致病因子传递、抵抗外界不良环境和调节免疫反应等。近年来,细菌OMVs基于生物特征介导的抗生素耐药性传递与OMVs的应用潜能逐步受到重视。本文旨在对细菌OMVs的来源与物质传递作用、其在抗生素条件与其他逆境环境下的细菌保护作用、细菌OMVs在治疗疾病方面的应用潜力进行综述,以期对OMVs的相关研究提供更全面的认识。

  • 宋阳,王译婕,王瑞,申屠旭萍,俞晓平

    2024,64(2):378-390, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230485

    Abstract:

    鸟苷四磷酸(guanosine tetraphosphate,ppGpp)/鸟苷五磷酸(guanosine pentaphosphate,pppGpp)是细菌严谨反应的信号分子,其合成和水解由Rel/SpoT同系物(RelA/SpoT homologue,RSH)家族的蛋白质合成和水解活性控制。(p)ppGpp介导的严谨反应能够提高细菌对营养匮乏的适应能力和抗生素抗性。近年来发现(p)ppGpp与细菌生长和细胞分裂、抗生素合成等都密切相关,是细胞内重要的全局调控因子。(p)ppGpp在细菌细胞中有许多靶点,使其可以调节DNA复制、转录、细胞周期、核糖体生物合成以及抗生素合成基因簇的表达。然而,(p)ppGpp如何控制转录和其他代谢过程取决于细菌种类,并在不同的微生物中通过不同的机制调节相同的过程。因此,本文通过综述(p)ppGpp的合成/水解酶的种类和调节机制,(p)ppGpp对微生物代谢调控机制、对细胞周期的影响机制,以及(p)ppGpp对抗生素合成和耐受性的调控机制,为细菌耐药性研究和细胞生理学研究奠定基础。

  • 王海蓉,宁年智,王慧

    2024,64(2):391-407, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230513

    Abstract:

    细菌VI型分泌系统(type VI secretion system,T6SS)作为一个动态多蛋白复合体,各元件之间分工明确,转运各种效应蛋白作用于竞争细菌获得自我生长优势。鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,Ab)通过T6SS介导细菌在微生物群落中的竞争能力,影响其耐药进化、宿主侵袭感染等过程。其中,缬氨酸-甘氨酸-精氨酸G蛋白三聚体(valine-glycine repeat protein G,VgrG)、脯氨酸-丙氨酸-丙氨酸-精氨酸重复序列蛋白(proline-alanine-alanine-arginine,PAAR)、溶血素共调节蛋白(hemolysin-coregulated protein,Hcp)和效应-免疫(effector-immunity,E-I)对发挥着关键作用。有关T6SS的研究总结虽然很多,但是鲜有文章系统概述其临床应用前景,因为这对T6SS功能蛋白的鉴定、特性、转运机制等基础研究的进展提出了挑战。本文通过综述鲍曼不动杆菌中T6SS的分布、主要功能蛋白的特性及转运机制的研究进展,结合T6SS的应用案例,提供其应用的可行性证据。以期进一步推动鲍曼不动杆菌VI型分泌系统基因和功能的研究,为开发新型抗感染疫苗、筛选合适的靶点抑制剂及生产工程化药物递送工具提供新的思路。

  • 李贝,邓子新,徐敏,侯安伟

    2024,64(2):408-431, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230518

    Abstract:

    萜类化合物种类繁多,生物活性多样,在食品、药品与化妆品等行业中具有广泛的应用。萜类化合物多来源于植物,然而随着合成生物学的快速发展,相较于传统的天然植物提取与化学合成方法,利用工程微生物进行萜类化合物异源合成的方法显得更为经济与环保。萜类合成酶的催化活性及合成产物的结构特性是萜类化合物异源合成的关键。通过蛋白定向进化与理性设计可以有针对性地优化萜类合成酶的催化性能及产物专一性,但该方案需要一个特异的筛选方法来实现蛋白突变体库的高通量筛选。近年来,一系列高通量筛选方法的建立使得萜类合成酶的筛选变得更加灵敏与高效。本文对近期建立的萜类合成酶高通量筛选方法进行了综述,简要概述了各种筛选方法的基本原理与优缺点,并对高通量筛选技术在萜类合成酶改造中的应用做出了展望。

  • 周秀娟,何逸尘,张利达,崔妍,史贤明

    2024,64(2):432-442, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230523

    Abstract:

    利用基因组数据和生物信息学分析方法,快速鉴定耐药基因并预测耐药表型,为细菌耐药状况监测提供了有力辅助手段。目前,已有的数十个耐药数据库及其相关分析工具这些资源为细菌耐药基因的识别以及耐药表型的预测提供了数据信息和技术手段。随着细菌基因组数据的持续增加以及耐药表型数据的不断积累,大数据和机器学习能够更好地建立耐药表型与基因组信息之间的相关性,因此,构建高效的耐药表型预测模型成为研究热点。本文围绕细菌耐药基因的识别和耐药表型的预测,针对耐药相关数据库、耐药特征识别理论与方法、耐药数据的机器学习与表型预测等方面展开讨论,以期为细菌耐药的相关研究提供手段和思路。

  • 陈思羽,李晓,杜文珍,耿月华,刘刚,谢宁

    2024,64(2):443-460, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230138

    Abstract:

    光敏色素在细菌和植物发育中起着关键作用,但它们在真菌中的生物学功能尚不完全清楚。【目的】探究光敏色素基因PaPhy1PaPhy2Podospora anserina有性生殖和无性发育中的作用及其调控机制。【方法】利用同源重组方法对P.anserina中2个光敏色素基因PaPhy1PaPhy2进行定点敲除,获得光敏色素基因缺失菌株ΔPaPhy1和ΔPaPhy2,并通过遗传杂交构建双重突变体ΔPaPhy1ΔPaPhy2;分析突变型菌株和野生型菌株在不同光照下有性生殖、无性发育、生长速率和活性氧代谢等方面的差异,明确光敏色素基因在P.anserina中的主要功能。【结果】白光和蓝光诱导P.anserina子实体的形成,ΔPaPhy在光照下产生子实体的数量减少,ΔPaPhy的生命周期延长。【结论】光敏色素基因与P.anserina有性生殖密切相关;ΔPaPhy的衰老延迟和活性氧代谢有关。本研究的结果为进一步探索光照对丝状真菌繁殖调控机制以及抗衰老研究提供了新的思路。

  • 闫欢欢,尚怡彤,王丽红,田学琴,姚丽华,曾斌,胡志宏

    2024,64(2):461-472, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230345

    Abstract:

    【目的】确定蛹虫草甲羟戊酸途径中的2个关键酶——磷酸甲羟戊酸激酶(CmErg8)和焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(CmErg19)的功能及其对麦角甾醇和虫草素含量的影响。【方法】通过生物信息学分析鉴定蛹虫草中CmErg8CmErg19,并采用酵母互补确定其功能是否保守;以蛹虫草尿嘧啶营养缺陷型CmΔpyrG为背景菌株,利用农杆菌介导的转化方法对CmErg8CmErg19进行过表达,观察其对麦角甾醇和虫草素含量的影响。【结果】CmErg8CmErg19不能互补酵母erg8erg19突变体的温度敏感表型;CmErg8CmErg19过表达菌株中麦角甾醇和虫草素含量均有所增加,特别是CmErg19基因过表达可以使虫草素含量提升5倍左右。【结论】本研究揭示了蛹虫草CmErg8CmErg19的功能,并且发现蛹虫草麦角甾醇合成通路基因可能会影响虫草素含量。

  • 胡紫萌,陈伟叶,陈欣仪,李培,李敏,周璐,杜鸿,刘玉庆,张炜,谈忠鸣

    2024,64(2):473-488, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230435

    Abstract:

    【目的】铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)是一种重要的革兰氏阴性病原体,可以加重囊性纤维化患者的肺部感染,最终会导致患者的死亡。然而由于多重耐药(multi-drug resistant,MDR)和泛耐药(pan-drug resistant,PDR)铜绿假单胞菌菌株的出现,使其防控变得更为严峻。【方法】从养殖场污水中分离能有效裂解多重耐药铜绿假单胞菌的噬菌体,研究其形态特征、生物学特性、宿主谱范围、基因组特征和体外抑菌能力等,并采用噬菌体和抗生素联用的方法进行生物被膜的抑制试验。【结果】透射电子显微镜的形态分析和基因组分析结合表明,该噬菌体属于Nankokuvirus病毒属。生物学特性试验表明,PH826具有广泛的温度稳定性(4-60℃)和pH稳定性(3.0-11.0)。宿主谱测试显示,PH826可以裂解13株铜绿假单胞菌(包括人源和动物源),体外抑菌试验显示,PH826在感染复数(multiplicity of infection,MOI)分别为10、1、0.1时对铜绿假单胞菌均有强烈的裂解作用。根据基因组分析,PH826噬菌体的基因组大小为87 956 bp,G+C含量为54.70%,编码165个开放阅读框(open reading frames,ORFs),并预测携带有裂解酶。值得注意的是,在24 h和48 h内,PH826和环丙沙星联用在1×、2×、4×最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)的条件下都减少了80%以上的生物被膜的形成;PH826和美罗培南联用在24 h和48 h内,在2×MIC和4×MIC的条件下也减少了80%以上的生物被膜的形成。【结论】PH826可能是一种潜在的消毒剂和治疗剂,可以单独使用或与抗生素联合使用,用于预防和治疗致病性铜绿假单胞菌。

  • 管付瑶,陆佳杰,朱志文,王配泽,鄢楚洋,于平

    2024,64(2):489-501, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230437

    Abstract:

    【目的】构建高产γ-氨基丁酸的基因工程重组大肠杆菌(E.coli),并研究其发酵特性。【方法】首先通过分子生物学方法构建重组质粒pTrc99a-gadB和pTrc99a-gadB-SNO1-SNZ1,然后分别将它们转入基因敲除菌株E.coli ΔgabPΔpuuE/pTrc99a-gadB在含20 g/L底物l-谷氨酸钠的1 L发酵液中的扩大培养结果表明,重组菌培养24 h时,其发酵液中γ-氨基丁酸的含量达到最高值9.4 g/L。【结论】经基因工程构建的重组大肠杆菌产γ-氨基丁酸的能力明显提高,该研究结果为γ-氨基丁酸的产业化生产提供了良好基础。

  • 高齐霖,杨建,李蓉,赖刚,许莲花

    2024,64(2):502-515, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230450

    Abstract:

    【目的】P450酶作为一种多功能生物催化剂,可在温和条件下高区域和立体选择性地催化复杂化合物中未活化的C-H键,因此P450酶在化工原料合成、环境污染物降解及药物合成等领域都具有重要作用。本文对南沙链霉菌基因组中的一个新颖的P450酶CYP154C34进行研究,通过构建异源表达和全细胞生物转化重组菌探究其功能。【方法】构建2种全细胞生物转化BL21(DE3)重组菌(含pET28a-CYP154C34-RhFRED和pET28a-CYP154C34+pACYCDuet-Pdx/PdR)和1种异源表达BL21(DE3)重组菌(含pET28a-CYP154C34)。通过全细胞生物转化的方式筛选底物,分析催化功能及产物结构。比较2种全细胞生物转化重组菌和体外酶反应对底物的转化率。分析CYP154C34和不同底物及底物类似物的亲和力。【结果】通过底物筛选和产物鉴定发现CYP154C34可催化包括孕酮、睾酮、雄烯二酮在内的9种甾体化合物16α位羟基化。通过2种不同还原伴侣的全细胞体系及体外酶反应对底物转化率的比较,发现含有pET28a-CYP154C34-RhFRED的BL21(DE3)重组菌的转化率最高,可对孕酮、睾酮、雄烯二酮等7种底物实现超过90%的转化率。通过亲和力分析发现CYP154C34对底物化合物的亲和力比类似物高。【结论】本研究构建了2种CYP154C34的全细胞生物转化重组菌并鉴定其功能。CYP154C34催化的底物谱宽并且具有极高的区域和立体选择性及较高的转化率,具有良好的工业应用前景。

  • 姚先赐,管乐琪,孙帅,刘金松,曾新福,吴艳萍,张瑞强,许英蕾,杨彩梅

    2024,64(2):516-529, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230456

    Abstract:

    【目的】探究饮水中添加复合益生菌制剂(地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和丁酸梭菌)对肉鸡肌肉品质的影响及作用机理。【方法】试验随机选取360只1日龄白羽肉仔鸡,随机分为3个处理组:对照组(CON),正常饮水;低剂量益生菌组(LG),饮水添加0.2%复合益生菌;高剂量益生菌组(HG),饮水添加0.4%复合益生菌,试验为期42 d。【结果】与CON组相比,LG组和HG组显著增加肉鸡7、35和42 d平均体重,显著提高HG组肉鸡21-28、28-35、35-42阶段的平均日增重(P<0.05),LG组仅显著提高35-42阶段平均日增重;显著提高胸肌45 min、24 h、48 h红度和24 h黄度,降低24 h和48 h亮度及48 h滴水损失和蒸煮损失。HG组胸肌粗蛋白和粗脂肪含量显著高于CON组,而LG组差异不显著;两组均可降低胸肌灰分含量。添加复合益生菌可显著提高总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC),而总超氧化物歧化酶(total-superoxide dismutase,T-SOD)、过氧化氢酶(catalase CAT)含量有上升趋势;显著上调CATSOD-1Keap1Nrf2基因表达,且HG组SOD-2HO1显著高于LG组。LG组和HG组显著提升21 d和42 d盲肠乙酸、丙酸、丁酸和戊酸浓度。【结论】饮水添加复合型益生菌增强肉鸡生长性能、肌肉品质、抗氧化和短链脂肪酸含量,且HG组作用效果优于LG组。

  • 叶芷言,王芸,冯子翡,陈诺,祝雨欣,胡明其,李骥,潘金成

    2024,64(2):530-547, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230464

    Abstract:

    【目的】耐药基因细菌水平基因转移导致的耐药菌数量增加引发的公共安全问题日益引起人们关注,监测环境中耐药菌变得极为重要。【方法】采集湛江3处滨海浴场的水体、沙滩土样,通过平板稀释涂布和琼脂扩散法进行浴场微生物数量、多样性和抗生素耐药性分析。【结果】3处浴场水体无机氮含量偏高,浴场微生物数量随着客流量逐渐增加,沙滩中微生物数量显著高于水体。浴场细菌分布于3门12科18属,水体中变形菌门(Proteobacteria,49.64%)占优势,沙滩则是厚壁菌门(Firmicutes,54.74%)占优势。浴场细菌对β-内酰胺类耐药率较高,青霉素、万古霉素和头孢曲松耐药率分别达到23.25%、20.53%和17.42%,耐药菌株主要分布于芽孢杆菌属(Bacillus)、弧菌属(Vibrio)、假单胞菌属(Pseudomonas)、链霉菌属(Streptomyces)和肠杆菌属(Enterobacter),水体中多重耐药细菌数量显著高于沙滩,集中于人流量多的浴场。【结论】滨海浴场环境中细菌耐药菌种类多,需持续监测以评估对当前地区公共卫生的潜在影响。

  • 覃书伟,黄美卉,杨光,刘敏,郭欢,李亚航,张霞,曹爱萍

    2024,64(2):548-564, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230469

    Abstract:

    【目的】分析不同水肥条件对红花生物量、根际土壤磷素及微生物的影响,并从红花根际土壤样品中分离具有高效解磷能力的菌株,为红花科学水肥管理提供理论依据,并为红花的生长发育和根际微环境研究提供优良菌株。【方法】采用不同磷肥梯度处理红花,在红花的莲座期、伸长期、盛花期和种子成熟期检测植株生物量,同时测定植株根际土壤微生物、全磷和速效磷以及土壤磷酸酶活性,并进行差异性和相关性分析。采用抖土法和稀释涂布法分离筛选具有高效解磷能力的菌株。通过16S rRNA基因序列比较分析,对其进行鉴定。通过钼锑抗比色法测定菌株在不同培养基中的溶磷能力。利用灌根法和稀释涂布法接种优势菌株,分析菌株在红花根际定殖能力和促生能力。【结果】W3-P2的水肥处理有利于红花生物量的积累,速效磷含量和磷酸酶活性随施加磷肥浓度的增加呈先增大后减小趋势,水分对土壤全磷、速效磷和磷酸酶的影响与红花发育时期相关。细菌是红花根际土壤的优势菌群,在种子成熟期W4-P2处理组细菌数目最多,分别为3.017×107 CFU/g和3.021×107 CFU/g,远高于相同处理组的真菌和放线菌。从红花根际土壤筛选出5株高效解磷菌株(登录号C1:OR493125;C2:OR493126;C5:OR493127;C6:OR493128;C7:OR493129),均对以无机磷和有机磷为唯一磷源的培养基具有溶磷能力和降低pH的功能,其中C6的溶磷能力最强,在磷酸三钙、磷酸铝、磷酸铁和植酸钙无机磷培养基中解磷量分别为380.00、269.32、7.15、48.16 mg/L,在有机磷(卵磷脂)培养基中解磷量为18.19 mg/L。通过16S rRNA基因序列分析,C6为假单胞菌属,C1、C2、C5、C7为中华根瘤菌属。在红花植株周围接种2%优势解磷菌C1、C5和C6菌体悬液(108 CFU/mL),在21 d时仍然保持在105 CFU/g,其中C6定殖能力最强。同时检测盛花期生物量(叶片数、株高、茎粗、茎秆重和根长),结果显示均能显著促进红花生长,其中C6菌株促生能力最强,分别为122片、115.96 cm、12.49 mm、43.36 g、21.17 cm。【结论】水肥影响红花根际微环境的速效磷含量和微生物数目的变化水平,促进红花根系的生长发育,从而直接或间接影响红花生物量,W3-P2的水肥量相对适合红花的生长。菌株C6是一株高效解磷菌株,能够分解难溶性有机磷和无机磷,盆栽实验表明C6可以在红花根际定殖并显著促进红花生长。

  • 陈树莓,俞正杰,时潇琼,李里,覃月映,朱逸晨,张春媚,邢珂,秦盛

    2024,64(2):565-580, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230482

    Abstract:

    【目的】从3种蓝莓根际土壤中分离细菌,探究蓝莓根际土壤细菌多样性,并筛选具有产酸、促生长、抑菌性能的菌株,为蓝莓专用微生物肥料的研究提供优质菌株资源和理论基础。【方法】选用5种培养基分离3种蓝莓根际土壤细菌,并进行16S rRNA基因测序和系统发育分析。筛选产酸、产吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)和铁载体、固氮、溶磷和抑制灰葡萄孢生长的菌株,挑选最适菌株制备菌剂进行蓝莓苗盆栽实验验证促生能力,并检测菌剂对蓝莓元素吸收和根际土壤肥力的影响。【结果】从3种蓝莓根际土壤分离得到124株细菌,挑选70株代表性菌株进行16S rRNA基因测序,分布于3个门21个属,其中芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、链霉菌属(Streptomyces)和红球菌属(Rhodococcus)为优势分离菌群。代表性菌株中,21.4%的菌株能产酸,21.4%的菌株产吲哚-3-乙酸,47.1%的菌株具有固氮潜力,65.7%的菌株具有解磷能力,14.3%的菌株能产铁载体。少量菌株同时具有产酸、产IAA、固氮、解磷和抑菌等能力。选取具有产酸和多种促生特征的菌株绿针假单胞菌CSM-70和双鱼假单胞菌CSM-129进行盆栽蓝莓苗处理,发现2株菌均能显著促进蓝莓苗的生长发育并调控根际土壤pH,其中菌株CSM-70处理还显著促进了蓝莓叶片氮、磷元素的吸收,提升了土壤速效钾、碱解氮的含量。【结论】蓝莓根际细菌多样性高且蕴藏着丰富的促生长菌株,绿针假单胞菌CSM-70和双鱼假单胞菌CSM-129能够促进蓝莓苗生长、调控根际土壤pH和肥力,并促进植株养分吸收,具有蓝莓专用微生物菌剂研制与应用的潜力。

  • 赵竟茹,晏蒙,吴远诺,刘天赐,李绍兵,冷珂,项兴佳,刘佳

    2024,64(2):581-596, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230484

    Abstract:

    【目的】长期高强度的连作及大量化肥施用导致红壤旱地退化和土传植物病原菌累积。真菌是农业生态系统中与土壤健康密切相关的微生物。本文通过研究土壤真菌群落的变化,探究施用毛叶苕子对红壤旱地农业生态系统的影响。【方法】采用定量聚合酶链式反应和高通量测序技术,研究红壤旱地真菌群落对单施矿质肥(mineral nitrogen,phosphorus and potassium fertilization,NPK)与矿质肥配施毛叶苕子(mineral nitrogen,phosphorus and potassium fertilization with hairy vetch,NPKG) 2种施肥措施的响应。【结果】与对照NPK相比,NPKG显著提高土壤肥力、花生产量和土壤真菌丰度,降低土壤pH和土壤真菌多样性。不同处理显著改变土壤真菌群落组成。与对照NPK相比,NPKG处理土壤腐生营养型真菌相对丰度显著提高37.42%,花生尾孢菌(Cercospora arachidicola)和可可毛色二孢菌(Lasiodiplodia theobromae) 2种花生病原菌相对丰度分别降低89.11%和88.10%。【结论】施用毛叶苕子显著提高了红壤旱地肥力,降低了花生土传病害风险,提高了花生作物产量。因此,施用毛叶苕子有利于我国南方红壤旱地的可持续发展。

  • 吴燕,仇越,吴齐敏,张苗苗,李雪,张义全,陆仁飞

    2024,64(2):597-606, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230490

    Abstract:

    【目的】研究调控蛋白QsvR对副溶血弧菌VI型分泌系统1 (type VI secretion system 1,T6SS1)相关基因的转录调控关系。【方法】提取野生株(wild type,WT)和qsvR突变株(ΔqsvR)的总RNA,采用实时定量PCR (quantitative real-time PCR,qPCR)研究QsvR对靶基因的调控关系;进而采用引物延伸法定位靶基因的转录起始位点和核心启动子区,并根据引物延伸产物丰度判断QsvR对靶基因的调控关系;将靶基因的调控区DNA序列克隆入pHRP309质粒中的β-半乳糖苷酶基因上游(LacZ重组质粒),并将重组质粒转化入WT和ΔqsvR中,通过LacZ报告基因融合试验研究QsvR对靶基因的调控关系;将LacZ重组质粒分别转化入含有pBAD33或pBAD33-qsvR的大肠杆菌100lpir中,进一步采用LacZ报告基因融合试验研究在异体宿主中QsvR对靶基因的调控关系;PCR扩增靶基因调控区DNA序列,同时表达并纯化His-QsvR重组蛋白,采用凝胶阻滞试验(electrophoresis mobility shift assay,EMSA)研究His-QsvR对靶基因调控区DNA序列是否具有直接的结合作用。【结果】qPCR结果显示,与WT相比,ΔqsvR中T6SS1相关基因VP1388 (操纵子VP1388-1390首基因)和hcp1 (操纵子VP1393-1406首基因)的转录水平显著性升高,表明QsvR抑制VP1388和hcp1的转录;引物延伸结果显示VP1388和hcp1各有一个转录起始位点,分别为C (-64)和T (-62),且它们的转录活性受QsvR的抑制;LacZ报告基因融合试验结果显示QsvR可以抑制副溶血弧菌和EC100lpir中VP1388和hcp1的启动子区转录活性;EMSA结果显示His-QsvR对VP1388和hcp1的启动子区DNA序列具有直接的结合活性。【结论】QsvR对T6SS1相关操纵子VP1388-1390和VP1393-1406的转录具有直接的抑制作用。

  • 张小霞,陈筱玥,王秋云,张国只,杨新平,代金平,梁振普

    2024,64(2):607-622, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230495

    Abstract:

    盐渍化是世界性的土壤问题,植物促生根际细菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)在盐碱地改良和促进植物生长方面具有独特优势。柽柳是典型的盐生植物,筛选其根际微生物并研究其促生效果与促生机制,以此开发微生物菌肥,具有重要的应用价值。【目的】筛选耐盐碱植物柽柳的根际微生物,对其基本特性、耐盐碱能力、促生功能及促生效果进行评估。【方法】从新疆巴楚境内野生柽柳根际土壤中筛选出一株耐盐碱细菌菌株Bachu 26;通过形态学观察、生理生化特性测定和16S rRNA基因序列分析,对该菌株进行鉴定;利用不同盐浓度(0%–20%)和不同pH (7.0–13.0),对菌株Bachu 26的耐盐耐碱能力进行测定;采用多种功能鉴定培养基测定其促生功能,并对生长素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)进行定量测定;通过二分格培养皿实验验证菌株产生挥发性酸性物质的能力;在普通培养皿上将拟南芥幼苗与菌株Bachu 26共培养,分析菌株对拟南芥幼苗的促生作用;在二分格培养皿上将拟南芥与Bachu 26隔离培养,分析菌株产生的挥发性酸性物质对拟南芥幼苗的促生作用;用盆栽法分析该菌株对玉米幼苗的促生作用。【结果】菌株Bachu 26为盐单胞菌属(Halomonas),将其命名为Halomonas sp.Bachu 26,该菌株生长最高耐受盐浓度达20%,耐受的最高pH值为11.0。菌株Bachu 26具有溶解有机磷、固氮、产1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylicacid deaminase,ACC)、IAA和挥发性酸性物质的能力,其中IAA产量可达45.885 6 mg/L。菌株Bachu 26可显著提高拟南芥幼苗在盐碱胁迫条件下的鲜重、侧根数、主根长和叶片数;盆栽实验中可显著提高玉米在盐碱胁迫下的地上鲜重、地下鲜重和株高。【结论】新分离Bachu 26具有显著的耐盐碱促生效果,为后期盐碱地的改良和耐盐碱促生微生物肥料的开发提供了材料和理论支持,同时可以促进对盐单胞菌的应用和基础研究。

  • 宋丽丽,张雪,张更新,魏鑫丽,王先平

    2024,64(2):623-632, DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230473

    Abstract:

    【目的】革兰氏阳性类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)本身细胞壁的结构特点导致其菌体全蛋白不易获得。本研究选取了3种破碎方法——溶菌酶联合超声破碎法(方法一)、溶菌酶联合SDS热处理破碎法(方法二)、液氮联合超声破碎法(方法三)进行革兰氏阳性菌的细胞破碎,以期获得适于样品菌株基于质谱技术进行蛋白质组学研究的制备方法。【方法】在蛋白样品的制备过程中,对3种不同破碎方法的蛋白提取得率和SDS-PAGE检测分析结果进行比较;随后将3种蛋白样品制备方法的样品用质谱技术进行鉴定,分析不同蛋白样品基于质谱技术鉴定蛋白的差异。【结果】在蛋白样品的制备提取过程中,不同破碎方法的蛋白提取率大致相同。用单因素方差比较3种提取方法质谱鉴定蛋白数的差异性,方法三鉴定的蛋白数最多(2 638个),其次是方法一(2 452个),方法二鉴定的蛋白数最少(2 003个)。进一步用韦恩图分析比较不同提取方法的蛋白鉴定通量差异,综合考虑蛋白提取效率的结果以及液氮研磨法提取蛋白的缺点,最终选取溶菌酶联合超声破碎法(方法一)提取菌株全蛋白作为该菌基于质谱分析其蛋白质组学研究中最适合的方法。最后,对质谱鉴定菌株蛋白包括分子量、等电点、疏水性的基本性质进行分析,发现3种破碎方法质谱鉴定的蛋白与模式菌株多黏类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)基因组中预测蛋白的各个组分分布占比基本一致,都保证了菌株蛋白质组数据信息的完整性。【结论】基于质谱技术开展革兰氏阳性类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)的蛋白质组学研究,溶菌酶联合超声破碎法是提取该菌株全蛋白最适合的方法。

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