2015, 55(8):961-970. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140558
摘要:摘要:能源危机已经成为阻碍世界发展的主要问题之一,微生物燃料电池的出现为能源危机提供了新的解决途径。将植物和微藻等光合生物与微生物燃料电池整合为微生物太阳能燃料电池(MSCs),能够实现将太阳能转化为电能。微生物太阳能燃料电池不仅能够实现电能持续稳定的产生,而且在污水处理,生物柴油加工以及中间代谢物生产等方面具有广阔的应用前景。本文从光合生物在微生物燃料电池中的作用的角度出发,在参考大量文献的基础上对微生物太阳能电池进行较为全面的综述,并评述其中的优点及不足之处,最后对微生物燃料电池面临的挑战及研究需求做简要分析。旨在为未来微生物太阳能燃料电池的实际应用提供参考。
2015, 55(8):971-976. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140550
摘要:摘要:结核分枝杆菌感染每年导致200万人口死亡,而化疗已经产生了严重的广泛传播的耐药性。信号转导系统是细菌适应周围环境变化的重要分子机制,是否介导细菌耐药性的产生,尚无清楚的认识。本文主要介绍了结核分枝杆菌的12对二元信号转导系统并分析了其与耐药性产生的关系。通过对近期研究的分析,我们发现MprB/A、PhoR/P、DosR/S/T、SenX3/RegX3、MtrB/A五对二元信号转导系统有可能通过不同的机制使结核分枝杆菌对抗结核药物发生耐药性,因此二元信号转导系统是有效的调控靶位点,有可能应用小分子化合物靶向调节二元信号转导途径以逆转耐药。
2015, 55(8):977-982. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140534
摘要:摘要:人苍白杆菌是一种革兰氏阴性杆菌,通常被认为是一种条件致病菌,其感染多与机体全身或局部免疫低下有关,主要引起菌血症、脑膜炎、化脓性感染等疾病。近年,随着感染范围的扩大和病例数的增加,目前已成为人类常见的病原菌。由于其临床表现多样化、耐药性较广以及与某些病原有交叉凝集等特点,致使预防和临床诊疗变得较为复杂。就人苍白杆菌的生物学特性、鉴别诊断、免疫性、耐药性及基因组特征等研究进展予以概述,为该病的预防、控制和诊疗管理提供参考。
2015, 55(8):983-990. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140556
摘要:摘要:目前全世界约有1.85亿人被丙型肝炎病毒感染。除了引发肝脏疾病,丙型肝炎病毒感染亦可能会导致胰岛素抵抗和II型糖尿病。作为转录因子的辅激活子,PGC-1α在能量代谢中发挥着至关重要的作用。肝脏中PGC-1α表达异常升高时,亦可以导致II 型糖尿病。此外,近些年研究发现,丙型肝炎病毒的包装释放和极低密度脂蛋白紧密相关;另有研究发现,PGC-1α可以通过下游因子促进极低密度脂蛋白的释放。基于上述阐述,我们推测,一方面HCV 感染可以上调PGC-1α的表达并进一步导致II型糖尿病,另一方面,PGC-1α可能通过调控极低密度脂蛋白进而影响HCV病毒颗粒的产生。本文结合Shlomai实验室和我们近期的研究成果,解答了上述推测,对丙型肝炎病毒与PGC-1α两者的关系以及HCV感染调控PGC-1α的具体机制进行了阐述,希望为广大科研人员提供一定的帮助。
2015, 55(8):991-1000. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140597
摘要:摘要:【目的】反硝化细菌在生物脱氮中具有重要作用,而耐冷亚硝酸盐型反硝化细菌研究较少,本文从长期淹水的冬水田泥土分离获得一株耐冷高效去除亚硝酸盐氮和总氮的好氧反硝化细菌Y-11,明确其分类地位以及除氮特性,以期为后续利用该菌在初冬到春末处理亚硝酸盐水体污染奠定基础。【方法】通过形态学特征、特异性磷脂脂肪酸以及16S rRNA基因测序分析对该菌株进行鉴定;在好氧条件下以亚硝酸钠为唯一氮源,分别研究不同初始温度、转速、pH、碳源、接种量以及亚硝酸盐氮浓度对该菌去除亚硝酸盐氮和总氮的影响,确定最适降解条件。【结果】分离得到的菌株Y-11,经鉴定归于托拉斯假单胞菌(Pseudomonas tolaasii);在国内外尚无该种菌具有反硝化作用的报道,是对亚硝酸盐型反硝化细菌的进一步补充。Y-11菌株的最适脱氮条件为15 ℃,200 r/min,pH7.0,100 mL反硝化培养基中最适接种量为1.5×108 CFU,最佳碳源为乙酸 钠,亚硝酸盐氮为10 mg/L;以乙酸钠为电子供体,15 ℃、初始pH为7.2、150 r/min 振荡培养,48 h对亚硝酸盐氮和总氮的去除率分别为100%和61.28%。【结论】Y-11是一株具有较高反硝化能力的托拉斯假单胞菌,能高效地去除亚硝酸盐氮和总氮,其最适温度是15 ℃左右,是一株耐冷反硝化细菌。
2015, 55(8):1001-1009. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140585
摘要:摘要:【目的】获取高降胆固醇菌种并明确其功能特性。【方法】以浆水为实验材料,利用高降胆固醇培养基筛选出降胆固醇的乳酸菌,并研究高降胆固醇菌株的耐酸、耐盐等功能特性,而后采用生理生化特性鉴定和16S rDNA分子生物学鉴定结合的方法鉴定高降胆固醇菌株的种属。【结果】所分离的乳酸菌都有一定的降胆固醇能力,其中有4株菌对培养物中胆固醇的降解率大于75%,经鉴定发现有乳酸乳球菌乳亚种(Lactococcus lactis subsp. lactis)1株,乳酪短杆菌(Brevibacterium casei)2株,棉籽糖乳球菌(Lactococcus raffinolactis)1株。【结论】从浆水中筛选出4 株高降胆固醇乳酸菌,且其功能性质良好,有进一步开发利用价值。
2015, 55(8):1010-1017. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140546
摘要:摘要:【目的】研究青枯菌Rsc1285参与调控其III型分泌系统(Type III secretion system,T3SS)及致病力的途径。【方法】通过基因敲除、基因互补等研究Rsc1285对T3SS基因表达和致病力的影响。【结果】青枯菌rsc1285基因缺失突变体对寄主西红柿植株的致病力明显减弱,其hrpB、T3SS等基因表达水平较野生型明显降低,但hrpG、prhG的表达不受影响。【结论】青枯菌通过一个全新的途径利用Rsc1285调控hrpB及T3SS的转录表达并决定其致病力。
2015, 55(8):1018-1025. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140609
摘要:摘要:【目的】土壤杆菌(Agrobacterium sp.)ATCC 31749在氮源限制条件下生物合成热凝胶是一个专性好氧过程,在微氧和缺氧条件下,热凝胶的合成受到严重限制。为探寻溶氧影响微生物多糖合成的代谢途径和调控机制,本研究比较了不同溶氧条件下(75%,50%,25%,5%)土壤杆菌发酵生产热凝胶的蛋白质组差异。【方法】利用蛋白质二维电泳技术,分离出不同溶氧水平下土壤杆菌显著表达差异的胞内蛋白,利用质谱MALDI-TOF/TOF鉴定二维电泳表达差异蛋白点,并分析热凝胶合成过程中溶氧对相关蛋白表达的影响。【结果】在4个溶氧水平下成功鉴定出15个显著差异蛋白,主要参与多糖合成、脂肪酸合成、氨基酸合成等途径。其中葡萄糖磷酸变位酶和乳清苷5-磷酸脱羧酶直接参与调控热凝胶合成。【结论】溶氧可显著影响与热凝胶合成途径相关蛋白的表达,高溶氧水平可增加热凝胶前体物质UDP-葡萄糖的积累,使更多的UDP-葡萄糖用来合成热凝胶。
范贺超 , 张梁 , 李赢 , 李由然 , 顾正华 , 丁重阳 , 石贵阳
2015, 55(8):1026-1035. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140560
摘要:摘要:【目的】木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源,筛选具有高抗逆和高效利用木糖能力的菌株对纤维素类可再生资源综合利用具有重大意义。【方法】论文以5株利用木糖的酵母,即树干毕赤酵母(Scheffersomyces stipitis,S.stipitis)、Candida tenuis (C.tenuis)、Spathaspora passalidarum (S.passalidarum)、Candida amazonensis(C. amazonensis)和Candida jeffriesii(C. jeffriesii)为研究对象,研究了其对温度、乙醇浓度、渗透压的耐受性,采用杜氏小管实验研究了其对常用碳源和氮源的利用能力,另外通过木糖发酵实验初步研究了被测试酵母在有氧和限氧条件下的木糖发酵性能。【结果】结果表明,S. passalidarum能够耐受44 ℃左右的高温,对多种碳源和氮源具有较强的利用能力,此外,S. passalidarum在有氧与限氧条件下均能快速代谢木糖,限氧条件下乙醇得率达0.43 g/g。C. amazonensis对纤维二糖具有较强发酵能力,代谢木糖产生木糖醇和少量乙醇,同时该酵母耐受温度在42 ℃左右。综合比较,其他酵母在实验过程中没有表现出明显优势。【结论】S. passalidarum 在纤维素工业化应用中是一株良好的生产候选菌株。此外,C. amazonensis具有较强的木糖醇生产能力,有望成为一株优良的木糖醇生产菌株。
2015, 55(8):1036-1041. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140468
摘要:摘要:【目的】嗜高温微生物面临dC脱氨基生成dU损伤的巨大压力,鉴定嗜酸嗜热古菌S.acidocaldarius来源的尿嘧啶DNA糖苷酶(UDG)切除dU损伤的酶学活性。【方法】重组表达来源于S.acidocaldarius的IV和V型UDG,经亲和纯化得到电泳纯重组蛋白。然后利用人工合成的dU(deoxyuracil)修饰寡核苷酸片段作为底物,体外鉴定两种重组UDG 的酶学特性。【结果】来源于S.acidocaldarius的IV和V型重组UDG具有相似的酶学特性。IV型UDG催化效率更高,比活性是V型重组UDG的750倍左右。作为来自嗜热微生物 的蛋白,S.acidocaldarius的IV和V型UDG的最适反应温度为65-75℃。【结论】IV型UDG比V型UDG水解dU碱基和脱氧核糖之间糖苷键的能力更强。
田飞 , 谢占玲 , 郭璟 , 赵联正 , 韩兴宝 , 常鑫园
2015, 55(8):1042-1049. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140528
摘要:摘要:【目的】从镰刀菌Q7-31T燕麦秸秆诱导发酵的粗酶液中分离、纯化并鉴定内切葡聚糖酶,研究其酶学特性。为丰富和完善镰刀菌的酶系信息提供理论支持。【方法】以燕麦秸秆为碳源诱导发酵培养菌株,采用Sephacry S-100凝胶柱层析和DEAE琼脂糖弱阴离子交换柱层析对粗酶液进行分离纯化得到内切葡聚糖酶Egn20,随后对其进行了酶学性质分析和串联质谱鉴定。【结果】分离纯化得到内切葡聚糖酶Egn20,其分子量为55.37 kDa,等电点为7.44;酶学特性结果表明:Egn20对羧甲基纤维素的最适反应温度为40 ℃,最适pH为6.0,该酶在45 ℃和弱酸性环境下较稳定,Fe2+对其有激活作用,Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+和K+抑制该酶活性,Hg2+使该酶失活;酶学特性和串联质谱鉴定的结果表明Egn20属于GH7家族。【结论】从镰刀菌Q7-31T粗酶液中分离纯化得到内切葡聚糖酶Egn20,并对其进行了酶学性质的研究和串联质谱鉴定,结果表明Egn20为GH7家族内切葡聚糖酶。本研究为丰富和完善镰刀菌的酶系信息提供了理论和数据支持。
唐婧 , 徐小蓉 , 商传禹 , 牛晓娟 , 张习敏 , 乙引
2015, 55(8):1050-1059. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140568
摘要:摘要:【目的】了解南明河城区河段细菌群落结构及多样性变化,探讨城区河段环境因子对细菌群落结构的影响。【方法】应用对细菌16S rDNA V4区的高通量测序技术,分析和比较了南明河流经城区的5个样点的细菌群落多样性;然后采用冗余分析(RDA)探讨了水体环境因子与细菌多样性的关系。【结果】南明河贵阳区段细菌多样性指数( Shannon-Wiener 指数)分析结果显示,多样性指数平均达7.5,乌当桥采样点的细菌多样性>水口寺采样点>五眼桥采样>花溪大桥采样点>冠洲桥采样点。序列比对结果显示,南明河内细菌除了部分分类地位不明确的菌群和稀有菌群外,其余分布于11个门包含327个属的细菌,优势菌门为变形菌门(Proteobacterice,66.1%±3.30%),其中γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,54.76%±4.86%)为优势亚群,假单胞菌属(Pseudomonas,16.92%±0.02%)为优势菌属;RDA结果表明不同菌群受不同环境因子的影响 不同,菌属群落Ⅳ和环境中总氮、总磷显著正相关。【结论】高通量测序分析能获得更为全面的细菌群落多样性信息。河流经过城区后环境因子发生较大变化,影响河流细菌群落结构改变。这为研究河流城市区段的细菌结构多样性及与环境因子的关系提供了新的科学数据。
刘韩 , 吴丽云 , 高贺 , 倪辉 , 蔡慧农 , 朱艳冰
2015, 55(8):1060-1067. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140599
摘要:摘要:【目的】对土芽孢杆菌(Geobacillus sp.) ZH1的羧酸酯酶基因进行定向进化,筛选得到酶热稳定性提高的突变酶。【方法】利用易错PCR技术向羧酸酯酶基因中随机引入突变,建立酶基因突变文库,筛选获得热稳定性提高的突变体,并对突变酶进行诱导表达、纯化及部分酶学性质研究。【结果】通过筛选,获得羧酸酯酶热稳定性提高的突变菌株65。序列分析表明,突变酯酶65有2个氨基酸发生了改变,包括T113S和M160K。突变酶的三维结构模拟显示,突变T113S位于酶分子的第5个β-折叠上;突变M160K处在酶分子第5个和第6个α-螺旋之间的环结构上,位于酶分子表面,突变后的Lys160与邻近的Thr162形成一个额外氢键。在90 ℃下,突变酶65和亲本酶的半衰期分别为3.1 h 和1.9 h,表明筛选到的突变酶65比亲本酶的热稳定性好。【结论】基于易错PCR技术对Geobacillus sp.ZH1羧酸酯酶的热稳定性进行了定向进化,对改善酶的性质、扩大酯酶的应用范围,以及研究酯酶的结构与功能的关系具有重要意义。
2015, 55(8):1068-1073. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140603
摘要:摘要:【目的】为了观察细菌细胞膜和拟核的形态结构,准确对亚细胞进行定位。【方法】本文利用FM4-64和Hoechst两种染料,分别采用不同浓度和不同时间对大肠杆菌活细胞进行染色和荧光共聚焦显微成像,并对7种细菌的活细胞(金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌、鼠疫耶尔森菌、军团菌、霍乱弧菌和炭疽芽孢杆菌)进行染色观察。【结果】相同观察条件下,不同染料浓度和不同的染色时间影响了细胞膜、拟核的荧光强度;确定了FM4-64染色通用条件(浓度20 μg/mL 染色1 min)和Hoechst的最佳条件(浓度20 μg/mL染色20min)。上述条件下,Hoechst对8种细菌染色效果均较理想,然而FM4-64对细菌染色效果不同,革兰氏阴性菌(大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、鼠疫耶尔森菌、霍乱弧菌、铜绿假单胞菌和军团菌)表现较好的细胞膜轮廓,革兰氏阳性菌(炭疽芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌)效果较差。【结论】FM4-64和Hoechst两种染料共染8种细菌,对细胞膜和拟核的染色观察,可为原核细胞结构染色提供借鉴,并为大分子的亚细胞定位研究奠定基础。
2015, 55(8):1074-1078. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20140506
摘要:摘要:【目的】探索采用希瓦氏菌合成硒(Se)纳米棒,并阐明合成底物Se(IV)的浓度与细菌培养时间对生物合成的影响。【方法】将希瓦氏菌Shewallena oneidensis MR-1 接种至Luria-Bertani(LB)液体培养基,分别以Se(IV)浓度0.1、1、10和100 mmol/L的Na2 SO3作为电子受体,厌氧培养并绘制生长曲线。再将希瓦氏菌接种到含最适Se( IV)浓度的LB 培养基中,在厌氧培养后第24和72 h离心获取沉淀。采用扫描电镜、X射线能谱和X射线衍射对沉淀进行分析。【结果】在Se(IV)浓度1 mmol/L的培养基中培养24 h形成的纳米棒沉淀截面直径约80 nm,长度2-3 μm。而培养72 h形成的沉淀较大,超出纳米物质范畴。采用X射线能谱和X射线衍射确定纳米棒组成为单质Se。【结论】本研究为生物合成Se纳米棒提供了一种可行的方法。希瓦氏菌最适宜在1 mmol/L Se(IV)浓度下以及在对数生长期大量合成Se纳米棒,具有潜在应用价值。
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