Abstract:

Abstract:

Abstract:

CRISPR-Cas系统是广泛存在于细菌和古菌中的防御系统。基于该系统开发的基因组编辑工具已在大量物种中实现靶向编辑。目前应用最多的是CRISPR-Cas9和CRISPR-Cas12a基因组编辑工具，但它们的蛋白大小均超过1 000个氨基酸，不利于递送。来自转座子家族的TnpB和IscB蛋白(大小约400个氨基酸)分别被认为是Cas12和Cas9的祖先蛋白，但其功能直到最近才被解析。它们被统称为专性移动元件引导活性(obligate mobile element-guided activity, OMEGA)蛋白，其引导RNA被称为ωRNA。此后，OMEGA系统成为了基因编辑领域的研究热点之一。OMEGA系统在三域生物中都有广泛分布，而且种类多样。对OMEGA系统的深入研究，将有助于开发精简、高效、安全的新型基因组编辑工具。本文围绕OMEGA系统的发现历程、结构特点、作用机制和在基因组编辑中的应用展开介绍，为新型基因组编辑工具的开发和优化提供参考。

Abstract:

抑郁是一种常见的情绪障碍，对个体的情绪和认知功能产生显著的负面影响，多见于其他疾病共患病中。随着抑郁年轻化趋势加重，抑郁对我国精神健康事业产生严重影响。近年来，随着肠道菌群研究的深入，抑郁症状与肠道菌群的关系愈发引起重视，而乳果糖作为一种用于促进肠道健康且对认知功能和情绪存在一定的改善作用的药物，引起了人们对其在改善抑郁症状方面的临床应用的关注。本文综述了乳果糖在改善抑郁症状方面的一些临床研究成果，并概述了一些乳果糖改善抑郁症状可能的机制，对通过肠-脑轴改善抑郁症状提出了展望。

Abstract:

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)是慢性代谢疾病之一，因高患病率成为当今全球性公共健康难题。肠道菌群在T2DM的发生和发展中发挥重要作用，通过调节肠道菌群治疗T2DM已经成为当前研究的焦点。近年来，已有研究表明中药在改善T2DM的同时使肠道菌群发生变化，但中药是否通过调控肠道菌群发挥药理作用尚不明确。中药富含的多种活性成分是中药发挥药理作用的关键。因此，本文系统总结了中药多糖类、生物碱类、黄酮类、皂苷类及其他类活性成分调节肠道菌群干预T2DM的研究进展，旨在为中药预防和治疗T2DM作用提供更充分的理论依据，这对加速中药现代化具有重要意义。

Abstract:

琼胶是红藻细胞壁的重要成分之一。琼胶的生物降解影响着营养盐再循环、大型海藻群落演替、重金属污染和碳汇等海洋生态过程。此外，琼胶降解产物在水产、农业、医药、保健品和生物能源等领域也具有很大应用潜力。因此，近年来琼胶的生物降解及其生态和应用价值已经成为研究热点。本文针对琼胶降解意义、微生物琼胶酶、琼胶代谢途径等方面的研究进展进行综述，为红藻琼胶多糖生态功能和工业价值的综合利用研究提供理论支撑。

Abstract:

短促生乳杆菌(Levilactobacillus brevis)是常见乳酸菌物种，主要存在于植物茎叶表面、泡菜、乳制品以及肠道等生态位。L. brevis具有优良的生理功能，是潜在的益生菌物种。随着基因组学研究兴起，从基因水平揭示L. brevis的遗传学特征及功能基因特性对该菌的应用具有重要意义。本文主要围绕L. brevis的遗传背景及重要功能基因进行综述，以期为L. brevis的应用研究奠定理论基础。

Abstract:

肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)是一种能够引发人类肺炎和脑膜炎等严重疾病的病原体。其中，包裹着细菌的荚膜多糖(capsular polysaccharide, CPS)是关键的致病因子和重要抗原，已被制成多糖疫苗和多糖蛋白结合疫苗，在抗细菌感染中发挥了巨大作用。荚膜多糖由寡糖单位重复聚合而成，每个寡糖单位通常含有2−8个单糖残基，其结构复杂，具有不同的抗原表位。荚膜多糖也是细菌分型的依据，目前已发现肺炎链球菌有107种血清型，每种血清型都有特定的荚膜多糖结构、遗传基础和血清学特征。荚膜多糖结构的多样性和不断变化是肺炎链球菌难以被根除的主要原因。本文总结了目前已知的95个肺炎链球菌荚膜多糖的化学结构，探讨了荚膜多糖的遗传基础、合成机制和纯化方法，旨在提高对荚膜多糖结构的全面认知，为深入研究荚膜多糖的功能和进化机制以及多糖疫苗的制备提供参考。

Abstract:

葡萄糖-1-磷酸是光自养生物淀粉合成的前体物质。葡萄糖磷酸变位酶(phosphoglucomutase, PGM)属于磷酸己糖变位酶家族，具有较高的保守性，能介导葡萄糖-6-磷酸与葡萄糖-1-磷酸相互转化，调节植物和藻类细胞淀粉合成。与高等植物相比，微藻具有独特的光合系统，一些微藻藻株可以利用有机碳源进行异养培养或混养培养，这可能赋予微藻葡萄糖磷酸变位酶特殊的结构和淀粉代谢功能，调节微藻光合固碳、糖类代谢等通路的水平。本文综述了微藻PGM分子特性、生物学功能和调控PGM活性潜在机制及策略，阐明PGM调节微藻淀粉合成对胞内蛋白质、油脂等代谢通路的潜在影响机制，为微藻固碳和高值化开发微藻资源提供理论依据，助力我国“双碳”目标奠定理论基础。

Abstract:

【目的】本研究通过测定健康猫和子宫蓄脓猫子宫菌群的变化，旨在揭示子宫蓄脓猫的子宫菌群的变化，并探究引起子宫蓄脓的主要病原菌。【方法】采用全长16S rRNA基因测序技术测定健康猫和子宫蓄脓猫子宫微生物组，分析子宫菌群组成及其差异。使用鉴别培养基对关键菌种进行分离鉴定。【结果】健康猫子宫核心菌属为不动杆菌属、假单胞菌属、嗜麦芽寡氧单胞菌属、魏斯氏菌属等；而子宫蓄脓猫子宫优势菌属为埃希氏-志贺氏菌属，优势菌种为大肠埃希菌。功能预测分析表明，子宫蓄脓组蛋白质的输出、氨基酸相关酶、内质网中蛋白质加工、氨酰tRNA生物合成相关通路显著降低。分离鉴定结果显示子宫蓄脓猫子宫内的优势菌种为大肠埃希菌种，分离株均属于B2型，hylA、fimH、iroN、cnf1、papC、kpsMTⅡ、iutA基因多呈阳性。【结论】本研究分析了健康猫和患子宫蓄脓猫子宫中菌群差异，其中健康猫子宫中优势菌群以非致病菌为主，而罹患子宫蓄脓的猫子宫中优势菌群发生显著改变，其中大肠埃希菌是猫蓄脓子宫中的主要菌种且存在多种毒力基因，为治疗猫子宫蓄脓提供了参考。

Abstract:

【目的】探究益生大肠杆菌Nissle 1917 (Escherichia coli Nissle 1917, EcN)与模式菌株的代谢及转录差异，为构建工程菌株EcN提供参考，进一步推动食品安全菌株EcN的应用。【方法】软件分析比较EcN和模式菌株BL21(DE3)、W3110的基因组、转录组差异，并通过质粒构建表达验证；在BL21(DE3)中质粒表达EcN来源的微菌素(microcin)并进行抑菌效果验证。【结果】共挖掘出904个差异编码基因。同时以不同碳源为底物分析验证了不同菌株在碳源吸收利用方面的差异，以启动子P_flic在不同菌株中的表达情况验证了转录调控上的差异；最终构建的微菌素重组菌株在培养12 h时，抑菌率提高了30.3%。【结论】研究一定程度上阐明了EcN的代谢特性及其与模式菌株的转录差异，并为微菌素作为窄谱治疗药物来抑制肠道病原体和减少肠细菌水华的研究提供了思路。

Abstract:

【目的】从菌核病抗性桑树品种中筛选具有生防潜力的内生拮抗菌，为绿色防控桑椹菌核病提供优质菌种及有效策略。【方法】通过植物组织培养法及平板对峙培养法分离、筛选桑椹菌核病拮抗菌，根据形态学特征、生理生化特征和基于16S rRNA基因序列的系统发育分析对其进行菌种鉴定；分析拮抗菌抑菌谱及离体防效，评估其应用潜力；通过观察拮抗菌发酵上清液对病原菌菌丝生长的影响，检测拮抗菌作用后病原菌糖原和活性氧积累量变化，并测定病原菌基因表达变化，初步探究拮抗菌的抑菌机理。【结果】从健康桑枝中分离筛选出一株对桑椹菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum) PZ-2抑制作用强且稳定的内生细菌C1R32，其形态学和生理生化特征与芽孢杆菌一致，基于16S rRNA基因序列的系统发育分析显示该菌株与枯草芽孢杆菌聚在同一最小分支，将其鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。B. subtilis C1R32对核盘菌在内的多种植物病原菌具有抑制作用；桑椹菌核病离体防效实验结果表明，B. subtilis C1R32菌悬液和发酵上清液处理组的防效分别为52.94%和46.43%；抑菌机理初探结果显示，B. subtilis C1R32发酵上清液能使S. sclerotiorum PZ-2菌丝膨大畸变，细胞壁破裂，胞质流出；该菌可通过减少S. sclerotiorum PZ-2糖原积累、促进活性氧迸发，影响其抗氧化相关基因的表达抑制病原菌。【结论】本研究从桑椹菌核病抗性品种中分离获得一株内生枯草芽孢杆菌，并初步探究其拮抗机理，为桑椹菌核病生物防治提供了潜在菌种资源。

Abstract:

【目的】外膜囊泡(outer membrane vesicles, OMVs)是由革兰氏阴性菌和某些革兰氏阳性菌生成和分泌的球形双层膜结构，含有丰富的细菌表面抗原，因此在疫苗相关领域具有重要的研究价值。脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)作为OMVs的主要结构，在诱导免疫活性的同时，也成为影响OMVs安全性的主要因素。因此，通过基因工程改造细菌LPS以生产安全高效的OMVs，是促进其生产应用的有效途径之一。【方法】以O抗原和大部分核心抗原缺失的明尼苏达沙门氏菌(Salmonella minnesota) Re595为研究对象，通过缺失酰基链编码基因msbB和导入新凶手弗朗西丝氏菌(Francisella novicida)磷酸酶基因lpxE，减少类脂A上的酰基链和磷酸基团，从而获得低毒LPS；提取亲本株与改造株LPS与OMVs，比较其刺激免疫细胞的炎性反应，以OMVs作为免疫增强剂制备口蹄疫灭活疫苗，评价免疫活性。【结果】Re595经LPS低毒改造成功降低该菌OMVs的内毒素活性和炎性反应，进一步评价亲本株Re595与低毒改造株的OMVs免疫活性发现，LPS低毒改造虽降低了OMVs的炎性反应，但其免疫增强活性显著提高。【结论】本研究说明LPS低毒改造后可降低细菌OMVs毒性，并提高其免疫增强活性，该结果将为OMVs作为免疫佐剂的应用提供理论依据。

Abstract:

转移-信使RNA (transfer-message RNA, tmRNA)是细菌中普遍存在的稳定非编码sRNA，同时具备tRNA和mRNA双重特性，主要介导反式翻译核糖体拯救机制，对病原菌致病性和胁迫响应具有重要影响。【目的】从tmRNA功能研究入手，揭示对水产养殖和人类公共安全造成严重危害的维氏气单胞菌(Aeromonas veronii)的致病分子机制。【方法】采用生物学信息学工具IntaRNA 2.0对维氏气单胞菌tmRNA可能结合的下游靶标进行预测，通过基因本体论(gene ontology, GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)富集分析，鉴定预测靶标参与的生物学过程及信号通路，并使用qPCR技术验证候选靶标基因在维氏气单胞菌野生型、tmRNA敲除株和smpB敲除株中的表达情况，以初步鉴定维氏气单胞菌tmRNA以sRNA形式调控的潜在下游靶标。【结果】tmRNA可以sRNA形式与下游100个潜在特异性靶标结合，这些靶标基因主要结合于tmRNA的3′端tRNA样结构域(tRNA-like domain, TLD)、H2域及PK3、PK4域，参与细菌基本代谢过程。qPCR结果表明，在特异性结合的靶标基因中，基因WP_201994931.1以SmpB非依赖的方式受到tmRNA调节；WP_201954220.1、WP_005335875.1、WP_265062582.1、WP_265061484.1和WP_265061494.1等基因的表达则受到SmpB蛋白调控。【结论】本研究初步鉴定基因WP_201994931.1有可能是tmRNA作为sRNA调控的下游靶标，对拓展tmRNA功能研究领域有一定指导作用，有助于后续进一步探究维氏气单胞菌的致病和环境适应等重要生命活动的分子机制。

Abstract:

肠道中的有益细菌影响人体健康，一般认为早期是通过母乳喂养构建了婴儿肠道菌群。目前对不同人群的母婴群体间有益细菌组成差异及是否具有族群特异性证据很少。【目的】探究不同民族母婴群体间乳杆菌的组成及占优势种——副干酪乳酪杆菌(Lacticaseibacillus paracasei)的垂直传递和遗传差异，为开发个性化的益生菌株提供理论基础。【方法】从我国3个不通婚的民族共39对健康母婴对分离乳杆菌，基于基因外重复回文序列PCR分型技术(repetitive extragenic palindromic PCR, rep-PCR)结合功能基因(groEL基因)序列鉴定菌株，对最常见种L. paracasei的83株菌采用多位点序列分型(multilocus sequence typing, MLST)进行种群遗传差异分析。【结果】三个民族母婴对乳杆菌种类组成和数量存在差异，共分离原乳杆菌属的菌株945株，根据最新修订的分类学隶属于4属1种。汉族母婴以黏膜黏液乳杆菌(Lacticaseibacillus rhamnosus, 20.07%)、L. paracasei (16.54%)和奶酪乳酪杆菌(Lacticaseibacillus casei, 11.90%)为优势种，和田维吾尔族母婴以L. casei (13.55%)、L. paracasei (12.69%)和唾液宿主关联乳杆菌(Ligilactobacillus salivarius, 11.47%)为优势种，海南黎族母婴以口腔黏液乳杆菌(Limosilactobacillus oris, 24.55%)、L. paracasei (15.85%)和加氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri, 10.87%)为优势种。83株L. paracasei划分为11个rep-PCR群，基于MLST等位基因谱也分为11群、31个序列型(sequence type, STs)，不同民族菌株的ST存在特异性，同源重组事件很少；来自同一对母子的L. paracasei分离株有相同的STs，同一种族母婴群体的L. paracasei遗传相似性更高。【结论】不同民族母婴群体乳杆菌菌群组成存在明显差异，来源相同的L. paracasei菌株遗传相似性更高，支持菌株水平上的垂直传递和种族间的特异性。

Abstract:

【目的】本研究致力于获得酸性蛋白酶PrA的高产酵母菌株，以便在食品加工、饲料添加剂等领域进行应用。【方法】构建毕赤酵母表达菌株，在摇瓶水平重组表达PrA并检测其酶学性质。通过信号肽改造、基因剂量优化、共表达分子伴侣等措施逐步提高PrA产量，并利用高密度发酵进一步提高表达水平。【结果】PrA的比酶活为3 974.00 U/mg，最适反应pH为3.0，最适反应温度为45 ℃。初始菌株的PrA产量达到738.03 U/mL。通过使用MF4I信号肽将PrA产量提高至1 206.52 U/mL，增加PrA基因拷贝数导致产量提高至2 406.47 U/mL。进一步共表达分子伴侣或分子伴侣组合将PrA产量提高至4 091.27 U/mL。经过高密度发酵，发酵168 h酶活达到43 088.00 U/mL，与初始产量相比提高58.4倍。【结论】在毕赤酵母中成功实现了酸性蛋白酶PrA的高效表达，为其未来的工业化应用奠定了基础。这些结果为进一步研究和开发该酶在食品加工和饲料添加剂领域的应用提供了重要参考。

Abstract:

【目的】角蛋白酶是一类具有高效降解角蛋白纤维特性的丝氨酸蛋白酶，角蛋白酶的高效工业化生产有利于促进其在制革、纺织、饲料、肥料、日化、医疗等领域的广泛应用。本研究以课题组前期自主构建的重组角蛋白酶工程菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) WB600-pMA5-KerBv为研究对象，通过系统的发酵优化提升工程菌的产酶能力，并创新探究角蛋白酶在降解血栓纤维蛋白中的应用潜力。【方法】通过单因素试验确定发酵培养基成分，随后借助响应面分析方法优化产角蛋白酶的发酵培养基，确定对菌体生长和产酶具有显著影响的因素及最优浓度。基于DoseResp模型通过预测菌种最佳生长点指导其在5 L发酵罐水平的扩大产酶。最后通过血栓以及纤维蛋白原降解试验探究角蛋白酶对血栓纤维蛋白的降解能力。【结果】经优化确定重组菌产角蛋白酶的最佳发酵培养基为(g/L)：葡萄糖25.0，酵母粉25.0，豆粕15.0，磷酸氢二钾14.04，磷酸二氢钾2.58，氯化镁0.3；基于DoseResp模型通过预测菌种最佳生长点指导5 L发酵罐水平扩大生产，在优化条件下，细菌浓度OD₆₀₀从摇瓶的2.45提高至77.80，酶活从摇瓶的4 471 U/mL升至21 301.67 U/mL，提高约4.76倍。该角蛋白酶对纤维蛋白原以及血液凝块均表现出显著的降解能力。【结论】本研究通过系统的发酵优化以及基于模型预测的罐上产酶研究，有效提高了角蛋白酶在枯草芽孢杆菌中的发酵产量，并为该酶在血栓降解领域的应用提供了研究基础，同时拓展了角蛋白酶的应用价值。

Abstract:

【目的】通过在东北酸菜中添加大蒜汁，研究不同大蒜汁浓度对东北酸菜发酵过程的影响。【方法】以自然发酵酸菜为对照，对发酵过程中理化指标和OD₆₀₀进行监测，探究蒜汁浓度对酸菜发酵过程物种丰富度、细菌菌群结构和丰度的影响。利用16S rRNA基因高通量测序技术对发酵后期不同蒜汁浓度的酸菜样品测序，并对蒜风味酸菜进行了模糊数学的感官评价，从中筛选出发酵性能优良的乳酸菌。【结果】不同大蒜汁浓度对pH值与OD₆₀₀影响较小，但可以明显降低“亚硝峰”峰值；添加0.2%−0.4%的蒜汁浓度，有利于乳植杆菌属(Lactiplantibacillus)的生长且添加蒜汁发酵的物种丰富度高于自然发酵，0.3%蒜汁浓度的发酵液物种丰富度最高，种属数远高于其他浓度；模糊数学感观评价结果显示，0.3%蒜汁酸菜成品品质最好，能使酸菜呈现更好的感观品质和外观颜色，观察到物种丰富度高、种属数多的样品和东北酸菜感官评价的结果一致，并从中筛出一株发酵性能优良乳酸菌，鉴定为戊糖乳植物杆菌，其发酵特性为产酸最多、亚硝酸盐降解率最高、还具有一定的耐蒜性。【结论】本研究为乳酸菌发酵剂的开发提供菌种来源，为蒜风味酸菜产业化奠定理论基础。

Abstract:

【目的】分析紫花苞舌兰(Spathoglottis plicata)不同发育阶段根内及根区土壤真菌多样性变化，探索其分布规律，挖掘潜在的真菌资源。【方法】将紫花苞舌兰发育阶段划分为原球茎期、幼苗生长前期、幼苗生长中期、幼苗生长后期、成年期和花期。采用QIIME 2等软件对高通量测序的不同发育阶段根系及根区土壤真菌进行群落组成和多样性分析；利用组织分离法分离原球茎内和幼苗根系真菌，分析其系统发育关系。【结果】紫花苞舌兰根系及根区土壤优势真菌类群不同，分别为胶膜菌科(Tulasnellaceae)和爪甲团囊菌科(Onygenaceae)真菌。紫花苞舌兰不同发育阶段真菌类群存在动态变化，原球茎期至幼苗生长中期，胶膜菌科真菌占绝对优势地位，幼苗后期和成年植株阶段赤壳科(Nectriaceae)和发菌科(Trichocomaceae)真菌占比较高，花期植株根系的优势类群是角担菌科(Ceratobasidiaceae)真菌。此外，原球茎及幼苗根系共分离获得101株真菌，分属13科，胶膜菌科占比35.65%，为优势类群。【结论】本研究揭示了紫花苞舌兰不同发育阶段根系及根区土壤真菌群落组成及多样性变化规律，为深层次理解兰科植物与共生真菌关系及珍稀濒危兰科植物回归地点的选择提供理论依据。

Abstract:

【目的】枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)施用于土壤可促进植物生长，但针对土壤中枯草芽孢杆菌噬菌体的研究鲜有报道，因此从土壤中分离出枯草芽孢杆菌噬菌体，并深入研究其生物学特性及基因组特征，不仅有助于枯草芽孢杆菌的实际应用，还能丰富枯草芽孢杆菌噬菌体相关生物信息库。【方法】以枯草芽孢杆菌SM13为宿主，从土壤中分离培养出一株噬菌体Bac-S，对其进行生物学特性测定、全基因组序列特征、基因功能注释和系统发育分析。【结果】透射电镜显示，噬菌体Bac-S头部直径约为43 nm，尾部极短无法测量；该噬菌体的最佳感染复数(multiplicity of infection, MOI)为0.1；一步生长曲线显示，潜伏期约为10 min，裂解量为30 PFU/cell；宿主谱广泛，能实现跨属侵染；测序结果显示其基因组长度为150 019 bp，G+C含量为42.6%；该噬菌体共有237个开放阅读框(open reading frames, ORFs)，BLASTn比对显示该噬菌体与NCBI数据库中其他芽孢杆菌噬菌体相似性较高。【结论】从土壤中分离出了一株具有潜伏期短、宿主谱广泛、耐受高温、不耐紫外光照射的特征枯草芽孢杆菌噬菌体，拓宽了对枯草芽孢杆菌噬菌体的认知。

Abstract:

【目的】探究黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus)菌圃共生菌在木质纤维素降解上的应用潜力，增加秸秆降解菌种资源并为秸秆资源产业化利用提供理论依据。【方法】以刚果红染色法、羧甲基纤维素钠平板分离筛选具有木质纤维素降解活性的黑翅土白蚁菌圃共生菌并测定共生菌产酶情况。在常温液态发酵条件下，评估不同菌种以及复合菌群对小麦(Triticum aestivum L.)秸秆的降解效果，利用傅里叶红外光谱、X射线晶体衍射和冷场扫描电镜分析降解前后小麦秸秆的理化性质。【结果】从黑翅土白蚁菌圃中分离得到具有木质纤维素降解活性的5种真菌和3种细菌，经鉴定为青霉属(Penicillium) 2种，紫霉属(Purpureocillium) 1种，曲霉属(Aspergillus) 1种，弯孢聚壳霉属(Eutypella) 1种，芽孢杆菌属(Bacillus) 1种，埃希氏菌属(Escherichia) 1种，寡养单胞菌属(Stenotrophomonas) 1种。经酶活测定和单菌降解试验筛选出4种高效降解菌株[桔青霉(Penicillium citrinum)、红绶曲霉(Aspergillus nomiae)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、大肠杆菌(Escherichia coli)]组成复合菌群。经常温液态发酵，4种菌组成的复合菌群的综合降解能力最强，在12 d内干物质降解率达到24.35%，纤维素降解率达到47.24%，半纤维素降解率达到35.75%，木质素降解率达到32.72%。降解后小麦秸秆内部化学键和分子间作用力受到破坏，木质纤维素复合结构受到破坏，纤维素结晶度从37.40%降低至32.97%，秸秆表面严重崩解，结构蓬松。【结论】从黑翅土白蚁菌圃中分离得到的桔青霉、红绶曲霉、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌所组成的复合菌群对小麦秸秆有着优良的降解效果，具备秸秆生物降解产业化的潜在开发价值。

Abstract:

【目的】探究肠道微生物代谢产物的混合物——吲哚-3-丙酸(indole-3-propionic acid, IPA)、丁酸钠(sodium butyrate, SB)和戊酸(valeric acid, VA)对肝癌细胞增殖的影响。【方法】体外培养人肝癌HepG2细胞系，分别给予不同浓度的混合物(1×、2×、3×、4×和5×)处理细胞，用总胆固醇和甘油三酯检测试剂盒检测细胞总胆固醇(total cholesterol, TC)和甘油三酯(triglycerides, TG)含量，用细胞增殖-毒性检测试剂盒(Cell Counting Kit-8, CCK-8)及克隆形成检测细胞增殖。12只BALB/c无胸腺裸鼠随机分为对照(Ctrl)组和处理(Treat)组，皮下注射HepG2细胞。每3 d测量肿瘤大小并计算肿瘤体积和抑瘤率。当肿瘤体积达到100 mm³时，Ctrl组小鼠每天给予无菌水灌胃，Treat组每天给予混合物灌胃直至麻醉处死。治疗27 d后，分别称量两组小鼠的体重，分离肿瘤并称量瘤重，计算瘤重/体重比。通过免疫组织化学(immunohistochemical, IHC)染色比较肿瘤Ki-67蛋白的含量，通过油红O染色比较肿瘤组织内的脂质积累。【结果】IPA、SB、VA的混合物降低了肝癌HepG2细胞内的TC和TG，对HepG2细胞的增殖有抑制作用，CCK-8和克隆形成结果都表明，混合物以剂量依赖的方式抑制HepG2细胞的增殖。在体内，混合物灌胃阻断了肝癌细胞的生长，表现为更小的肿瘤体积，更轻的肿瘤质量和更低的瘤重/体重比(Ctrl组: 723 mm³, 0.47 g, 22.23%; Treat组: 526 mm³, 0.32 g, 16.65%)。IHC和油红O染色进一步证明Ki-67的表达和脂质积聚在混合物处理的小鼠中减少。【结论】IPA、SB、VA的混合物可以抑制肝癌细胞增殖，抑制脂质合成。

Abstract:

【目的】针对菲(phenanthrene, PHE)-Cd²⁺污染体系，探究一株兼性厌氧克雷伯氏菌属(Klebsiella sp.) CW-D3T菌株利用硫酸盐作为末端电子受体厌氧呼吸耦合降解目标污染物，解析硫酸盐还原体系中该菌株对不同Cd²⁺赋存浓度的响应机制以及PHE的厌氧代谢途径。【方法】构建硫酸盐初始浓度为20 mmol/L的还原反应体系，以促进功能菌的生长代谢活性并强化修复PHE-Cd²⁺污染；分析胞外聚合物分泌量变化以及特征峰的振动特征，探讨体系中Cd²⁺梯度浓度胁迫时细胞自身的响应行为；借助GC-MS和HPLC对硫酸盐还原体系中PHE的代谢产物进行定性和定量分析。【结果】Cd²⁺胁迫浓度为0.5−50 mg/L条件下，Klebsiella sp. CW-D3T菌株的硫酸盐厌氧还原体系可以良好强化去除目标化合物；Cd²⁺胁迫浓度不高于10 mg/L时，PHE和Cd²⁺去除率均高于70.00%。随着Cd²⁺胁迫浓度的增加，胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)中胞外多糖分泌含量较胞外蛋白更高，菌体细胞表面的多糖和蛋白骨架官能团特征峰的谱峰强度增强。Cd²⁺胁迫下PHE在硫酸盐还原体系中初始活化步骤更倾向于羧基化产生2-菲甲酸，初始Cd²⁺浓度分别为10 mg/L和50 mg/L时，2-菲甲酸含量在第5天均达到峰值(15.56μg/L和10.23 μg/L)，与未添加Cd²⁺对照组相比分别降低了27.56%和52.37%，Cd²⁺胁迫浓度对周期内与周期末2-菲甲酸含量具有显著影响。【结论】利用硫酸盐作为电子受体显著促进Cd²⁺赋存下Klebsiella sp. CW-D3T菌株对PHE的生物降解，胞外多糖和蛋白的解毒调控机制对提高微生物抗Cd²⁺胁迫具有积极作用。

Abstract:

乳酸、丙酮酸、酮体等单羧酸盐在生物体的代谢活动中发挥重要作用。MpMch2作为单羧酸转运蛋白，主要负责单羧酸盐的跨膜转运，维持葡萄糖代谢平衡等。【目的】在紫色红曲霉中对单羧酸转运蛋白MpMch2进行功能分析。【方法】以紫色红曲霉Mp-21为出发菌株，通过构建敲除载体，利用同源重组的方式将潮霉素基因替换MpMch2得到缺失株∆MpMch2。观察Mp-21和∆MpMch2在不同培养基上菌落形态、显微形态，测定其红曲色素、γ-氨基丁酸产量、分生孢子、子囊孢子产量等；利用RT-qPCR检测分生孢子、γ-氨基酸丁酸相关基因表达量。【结果】在不同培养基上野生型和∆MpMch2在菌落形态上无显著差异，该基因敲除后菌株分生孢子、子囊孢子产量下降，红曲色素、γ-氨基丁酸产量及相关基因表达量下降。【结论】表明MpMch2基因正调控分生孢子和子囊孢子发育及红曲色素、γ-氨基丁酸产量。

Abstract:

ThiD在腾冲嗜热厌氧杆菌中由thiD编码，是硫铵素合成途径的关键酶。thiD的结构和功能已在真菌、酵母菌和植物中得到阐明。然而，thiD在嗜热生物中的功能仍不清楚。【目的】探讨腾冲嗜热厌氧杆菌的嗜热机制并揭示thiD在不同温度下的功能及在热适应调控中的作用。【方法】利用同源重组技术构建腾冲嗜热厌氧杆菌的ΔthiD株，观察并比较野生株和ΔthiD株在50、60、75和80 ℃下的生长趋势。通过转录组测序分析ΔthiD株与野生株在75 ℃的差异表达基因。通过实时荧光定量PCR分析比较野生株和ΔthiD株中13个基因和3个sRNAs在50、60、75、80 ℃下的转录水平。【结果】成功构建了ΔthiD株，生长曲线结果显示其在50 ℃时，ΔthiD株生长速率与野生株无显著差异。然而，在60 ℃和75 ℃时，ΔthiD株生长速度明显慢于野生株。另外，ΔthiD株在80 ℃时几乎不生长。转录组结果显示，与野生株相比，ΔthiD株有503个差异表达基因，其中包括278个上调差异表达基因和213个下调差异表达基因。KEGG分析表明，以下途径与热适应有关，包括硫胺素代谢、嘧啶代谢和嘌呤代谢、肽聚糖生物合成、脂肪酸代谢途径、氨基酸代谢途径、双组分系统、DNA复制、同源重组、错配修复、磷酸转移酶系统。通过实时荧光定量PCR分析发现，在野生株和ΔthiD株中与嗜热机制相关的13个基因和3个sRNAs在特定温度下的转录水平发生了变化。【结论】thiD在腾冲嗜热厌氧杆菌热适应过程中发挥重要作用。本研究为揭示thiD在不同温度下的功能和在热适应过程中的调控机制提供实验数据和理论依据。

Abstract:

异槲皮素是一种黄酮类化合物，具有抗氧化、抗炎和免疫调节等多种生理活性。然而，由于其含量很低，传统的提取方法难以大规模制备。【目的】α-l-鼠李糖苷酶可特异性水解天然糖苷的末端l-鼠李糖残基。本研究筛选可高效且特异性转化芦丁生产异槲皮素的菌株，并从中挖掘新型α-l-鼠李糖苷酶且应用于异槲皮素的生产，为后续规模化生产异槲皮素提供新元件。【方法】通过芦丁唯一碳源的选择培养法筛选和鉴定可特异性水解芦丁为异槲皮素的菌株；利用转录组分析，获得高效且特异性强的α-l-鼠李糖苷酶，通过结构模拟确定其结构域组成，并对其酶学性质和底物特异性进行研究；通过毕赤酵母异源表达，在5 L发酵罐中对其水解效果进行验证。【结果】通过结构模拟确定AfRhase具有5个结构域，包括1个α-结构域(结构域A)和4个β-结构域(结构域N、结构域E、结构域F和结构域C)。以芦丁为底物，重组酶AfRhase的最适温度和最适pH分别为55 ℃和4.5。重组酶AfRhase底物特异性研究表明，其具有广泛的底物特异性，可以水解芦丁、橙皮苷、柚皮苷和朝藿定C的鼠李糖基。通过5 L发酵罐体系的水解芦丁生产异槲皮素的放大验证，其可将120 g芦丁粗品(纯度70%)水解生成61 g异槲皮素，摩尔转化率为95.4%，生产效率为2.0 mmol/(L·h)。【结论】本研究成功从曲霉(Aspergillussp.) XT-1中挖掘到一种能够高效且特异性水解芦丁生成异槲皮素的α-l-鼠李糖苷酶，在毕赤酵母中异源表达，对该酶进行结构域分析和酶学性质研究，测试底物特异性，并进行5 L发酵罐的水解效果验证。综上所述，本研究拓宽了真菌来源的α-l-鼠李糖苷酶用于黄酮类化合物芦丁生物转化法的功能研究，也为异槲皮素的工业化生产奠定了基础。

Abstract:

细菌介导的肿瘤免疫治疗(bacterium-mediated cancer immunotherapy, BCI)在癌症治疗中具有诸多优势，但地塞米松(dexamethasone, DEX)联合BCI治疗肿瘤的免疫反应机制仍不清晰。【目的】探究DEX联合减毒鼠伤寒沙门氏菌St.ΔppGpp介导的BCI肿瘤治疗效果及机制。【方法】通过鼠源结直肠癌小鼠模型，测定St.ΔppGpp+DEX联合治疗的肿瘤抑制效果。使用活体成像测定St.ΔppGpp的肿瘤靶向性与定殖时间。通过伊红(hematoxylin and eosin, H&E)染色，测试St.ΔppGpp+DEX联合治疗的器官毒性。基于流式细胞术和免疫荧光切片，测定巨噬细胞极化、中性粒细胞的募集和T细胞反应。通过qRT-PCR，检测肿瘤微环境中的炎症因子变化。通过人源结直肠癌症小鼠模型，验证T细胞缺失对St.ΔppGpp+DEX联合治疗的影响。【结果】St.ΔppGpp+DEX联合治疗可显著降低肿瘤大小，并提高小鼠生存率。DEX可延长St.ΔppGpp在肿瘤细胞的定殖。St.ΔppGpp+DEX联合治疗不会损伤重要免疫器官，并可促进M2向M1型巨噬细胞极化，同时抑制中性粒细胞的募集。T细胞缺失不会影响St.ΔppGpp+DEX联合治疗效果。【结论】DEX通过抑制中性粒细胞募集，增加肿瘤微环境中的M1型巨噬细胞比例，进而提高减毒鼠伤寒沙门氏菌St.ΔppGpp的抗肿瘤疗效。

Abstract:

【目的】从基因水平探究碳分解代谢阻遏调控系统中CbrB对防御假单胞菌(Pseudomonas protegens) Pf-5生物防治能力的影响。【方法】通过基于pJQ200SK的二次同源重组法构建cbrB编码区无痕缺失突变菌株Pf5274，采用基于pBBR1Am的质粒回补法构建cbrB互补菌株及其对照菌株，通过测定菌株OD₆₀₀、结晶紫染色法、琼脂平板法、平板对峙法和pltL'-'lacZ融合报告菌株，分析CbrB对防御假单胞菌Pf-5生长、生物膜形成、运动性、抗真菌活性和藤黄绿脓菌素合成的影响。【结果】CbrB在天然培养基LB中显著抑制Pf-5的生长，而在基础培养基M9-葡萄糖中则显著促进Pf-5的生长；CbrB显著促进Pf-5的运动性，但是却抑制其生物膜形成、抗真菌活性及藤黄绿脓菌素合成。【结论】CbrB在调控防御假单胞菌Pf-5生物防治方面具有一定的作用，具体表现在菌株生长、生物膜形成、运动性、抗真菌活性及藤黄绿脓菌素合成等方面。本研究为利用基因工程技术提高生防菌株生物防治能力提供理论依据，并为深度发掘藤黄绿脓菌素生物合成奠定基础。

Abstract:

【目的】莫能菌素(monensin)是由肉桂地链霉菌(Streptomyces cinnamonensis)产生的聚醚类抗生素。本研究以肉桂地链霉菌2110为研究材料，利用代谢工程技术开展其重要前体甲基丙二酰CoA合成途径强化的研究，以此提高莫能菌素产量。【方法】首先过表达巴豆酰CoA还原酶(crotonyl-CoA reductase, CCR)强化乙酰乙酰CoA途径，接着过表达甲基丙二酰CoA变位酶(methylmalonyl-CoA mutase, MCM)强化琥珀酰CoA途径，最后串联过表达CCR和MCM并评估工程菌株的发酵性能。【结果】过表达CCR能促进菌体生长，同时提高莫能菌素产量，摇瓶发酵10 d后过表达菌株的生物量和发酵效价分别提高10.4%和19.0%；过表达MCM未能促进菌体生长，但提高了莫能菌素产量，过表达菌株摇瓶发酵10 d时效价提升9.9%；串联过表达CCR和MCM也使菌株的生物量和发酵效价提高，工程菌株2110-CCR-MCM在摇瓶发酵10 d时生物量和发酵效价分别提升9.4%和26.8%，在5 L罐上发酵6 d时达到最高的生物量和发酵效价分别为54.6 g/L和11.3 kU/mL，比原始菌株分别增加12.7%和36.2%。【结论】CCR和MCM的确介导了莫能菌素生物合成的关键代谢途径，串联过表达CCR和MCM更有效地促进了莫能菌素的合成。本研究为其他聚酮类化合物高产工程菌株的构建提供技术借鉴。

Abstract:

【目的】每年有700多万人因抗生素使用不当或不及时而死于细菌感染。抗菌药物敏感性测试(antimicrobial susceptibility test, AST)在临床上被用于指导抗生素治疗，传统的临床检测方法至少需要16−20 h才能获得检测结果，存在局限性。开发基于细菌形态分析的新型快速AST方法，有助于提高诊断效率，为危急重症的细菌感染患者提供及时的治疗。【方法】开发一种原位微菌落延时成像技术，将细菌孵育、抗生素给药、显微成像和图像处理算法相结合。通过成像设备和算法两个维度对齐图像，原位追踪不同浓度抗生素作用下菌落的形态变化，从而判断药敏结果。【结果】经过实验验证，该技术对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有效，可在2 h内测定最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC)，与临床金标准方法结果一致。【结论】本研究的快速AST方法显著缩短了获得AST报告的时间，并且有望用于更广泛的菌株和抗生素组合。

Abstract:

【目的】改良微小小单胞菌(Parvimonas micra)培养基组分，提高活菌量，探究一套模型化的难培养细菌培养方法。【方法】选取一株微小小单胞菌，对其进行生化分析，初步筛选出可能促进微小小单胞菌生长的底物，对每种底物分别设置3个浓度并采用单因素试验的方法进行验证，对筛选出的增菌效果明显的底物进行浓度优化，得到新的培养基。【结果】单因素试验筛选后得到增菌效果明显的底物为l-丝氨酸、l-苏氨酸、甘氨酰-l-谷氨酰胺。在本优化体系下，培养基中添加4.8 g/L的l-丝氨酸后微小小单胞菌活菌量可达3.6×10⁸ cfu/mL，较胰蛋白胨大豆肉汤(tryptone soya broth, TSB)培养基+胎牛血清(fetal bovine serum, FBS)基础培养基活菌量提高了4.2倍；将改良后的培养基应用于其他微小小单胞菌菌株，培养结果显示改良后的培养基在菌种水平上有良好地促进微小小单胞菌生长的效果。【结论】本研究表明利用生化鉴定板筛选难培养细菌培养基补充剂，是一种快捷、高效的筛选手段，并为难培养细菌的扩大培养提供参考。