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摘要:本文总结了国家自然科学基金委员会生命科学部微生物学学科2011-2015年度各类项目的申请和资助概况,统计分析了五年来项目依托单位和主要研究方向的变化情况,并从鼓励学科交叉、优化资助格局和加强人才培养的角度对微生物学科资助方向进行展望,以期为微生物学领域的科研工作者提供参考。

摘要:喹诺酮类抗菌药物从早期主要用于治疗尿道感染发展到后来治疗肠道感染和呼吸道感染,目前已在临床、畜牧业和水产业中广泛使用,细菌对其耐药性也逐渐呈蔓延趋势,耐药机制日趋复杂。喹诺酮类耐药机制主要分为染色体介导的耐药和质粒介导的耐药,后者对细菌耐药性的广泛传播起着重要作用。1998年首次报道了质粒介导的喹诺酮类耐药机制,即质粒上qnr基因介导的细菌对氟喹诺酮耐药机制,qnr基因可在不同细菌中迅速水平传播,引发的感染不易控制,使得院内感染大范围的流行。此外,qnr基因通常与β-内酰胺类耐药基因相关或存在于复杂整合子中与其它多重耐药基因共同整合,缩小了临床医生治疗相关细菌感染时选药或联合用药的空间,给我们带来了严峻的挑战。本文就qnr基因的发现历史、耐药机理及在国内的流行状况做了详细概述。

摘要:空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)分泌胞外多糖和各种胞外蛋白和核酸等相互交联在一起构成生物膜,可增强其在不利环境下的生存率,尤其是对各种洗涤剂、抗生素和消毒剂的耐受力。本文从介质表面性质、温度、气体环境、以及基因的调控等多方面阐述了空肠弯曲杆菌生物膜结构及形成调控机制,同时对各种去除生物膜的实际应用做了分析和展望,为探寻生物膜的控制方法提供参考。

摘要:越来越多的研究表明某些在环境中普遍存在的人与动物的病原微生物能够跨界侵染不同生物界的寄主。本文就Serratia marcescens,Enterobacter cloacae,Pseudomonas aeuriginosa,Klebsiella pneumoniae等动物条件病原细菌环境菌株跨界侵染植物的研究现状进行了综述。这些病原菌在自然界中普遍存在,能够利用与感染人类相同或不同的侵染策略跨界侵染植物,以拓宽其寄主范围。其中,肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)能在自然条件下引起玉米发生顶腐病,揭示了环境中的某些植物可作为各种病原细菌的天然储存库,在条件合适的情况下可能会感染人类和动物,以及在食品生产中的潜在危害。对这些跨界病原菌的研究,在人、动物和植物流行病学上具有非常重要意义,也为环境科学提出了新的研究热点。

摘要:腹泻是全球范围内引起5岁以下幼童死亡的第二大病因,而产肠毒素大肠杆菌(ETEC)是引起腹泻的最常见病原菌,其产生的细菌定植因子(CFs)和肠毒素是关键的毒力因子。CFs介导细菌黏附宿主小肠上皮细胞并完成定植,产生热敏肠毒素(LT)和热稳定肠毒素(ST)破坏宿主上皮细胞内的体液平衡,使体液和电介质过量分泌从而导致腹泻。预防ETEC腹泻的首选方法是使用能激发宿主产生抗黏附素免疫力和抗肠毒素免疫力的疫苗,阻断ETEC黏附和定植并中和肠毒素。目前一种名为Dukoral® 的霍乱疫苗因能刺激机体产生抗热敏毒素免疫,已经被一些国家批准用于短期保护和预防旅行者腹泻。新型试验性ETEC候选疫苗正在研发中,旨在提供保护期长、反应谱广的抗ETEC感染免疫保护力。本文针对疫苗研发的关键问题和研究现状作一综述,并对未来的研究作出展望。

摘要:[目的] 建立藤黄生孢链霉菌NRRL 2401的遗传操作系统和基因文库,以便筛选次级代谢产物生物合成基因。[方法] 利用大肠杆菌和链霉菌的属间接合转移的方法,以整合型载体pPM927、pSET152和复制型载体pJTU1278构建链霉菌遗传操作系统。以pCClFOS^TM载体,大肠杆菌EPl300TM-T1R为宿主菌构建Fosmid文库。随后,设计引物,利用“板池-行池-单克隆”的三级PCR方法对文库进行快速筛选。[结果] pPM927、pSET152和pJTU1278均成功转入藤黄生孢链霉菌NRRL 2401,其中pSET152载体的转化效率最高。构建了稳定高效的藤黄生孢链霉菌NRRL 2401的基因文库,含2880个克隆,平均插入片段大小约为35 kb,空载率小于1%,文库覆盖率为99.99%,覆盖基因组16.5倍。同时,初步筛选出可能含有吲哚霉素生物合成基因簇的9个阳性克隆。[结论] 成功构建了稳定高效的藤黄生孢链霉菌NRRL 2401遗传操作系统和高质量的基因文库,为克隆该菌中次级代谢产物生物合成基因簇以及进一步遗传改造奠定了基础。

摘要:[目的] 开发出与铜绿假单胞菌粘肽合成酶PBP3有高亲和力,具有全新结构的先导化合物。[方法] 以铜绿假单胞菌粘肽合成酶PBP3为靶点,通过分子对接软件DOCK6.5,对含有104万个小分子化合物的数据库进行了大规模虚拟筛选,选取结构相对简单的中选化合物进行合成,得到先导化合物,并验证其抑菌活性。[结果] 通过grid score进行第一轮初筛,筛选出grid score分值小于-30 kcal/mol的6万个化合物,接着以amber score进行第二轮筛选,筛出amber score分值小于-20 kcal/mol的化合物约200个。最终,经过观察分析,从中挑选出4种打分高并且结构新颖的小分子化合物作为先导化合物。合成出的先导化合物及其衍生物对铜绿假单胞菌等常见微生物的最小抑菌浓度(MIC)在175-275 μg/mL之间,对革兰氏阴性菌和阳性菌均有效,MIC值比作为阳性对照的磺胺嘧啶更低,说明先导化合物具有较好的抗菌活性。[结论] 这些先导化合物可以进一步开发为新型抗菌药物,用于解决铜绿假单胞菌的耐药性问题。

摘要:[目的] 利用16S rRNA和rpoC1基因分子标记研究螺旋藻、节旋藻的系统发育关系,并对其区分能力进行比较。[方法] 以84株螺旋藻、节旋藻为研究对象,对其进行16S rRNA、rpoC1基因序列的扩增、测序及分析,并对构建的系统发育树进行对比。[结果] rpoC1基因序列保守位点所占比例49.7%、平均G+C百分含量47.7%和序列相似度76%-100%明显低于16S rRNA基因序列的79.4%、55.6%和91%- 100%,其变异程度高于16S rRNA基因;基于16S rRNA、rpoC1基因构建的系统发育NJ树拓扑结构基本一致,84株实验藻株分为2个属3个类群,其中仅F-351、F-904-2、F-1070和TJBC14-1藻株为螺旋藻,其余均为节旋藻;虽然2个基因都不能区分形态种和地理种,但rpoC1基因NJ树的置信度(100%)高于16S rRNA基因(99%),属内分群效果也明显优于16S rRNA基因。[结论] 支持了螺旋藻、节旋藻为两个不同属的结论,且在属内分类时rpoC1基因比16S rRNA基因具有更高的区分度。

摘要:[目的] 研究药用植物南方红豆杉内生及根际土壤放线菌的多样性及其抑菌、抗肿瘤等重要生物活性并获得一些具有强抑制植物病原真菌以及抗肿瘤等重要生物活性的菌株。[方法] 选择7种培养基从南方红豆杉及其根际土壤中分离放线菌,对链霉菌进行形态学分类,去重复后对其进行抑制植物病原真菌以及抗肿瘤活性的筛选并对高活性菌株进行初步鉴定。对部分菌株进行16S rRNA基因测序分析研究其多样性。[结果] 研究共分离得到277株放线菌,经去重复后剩余111株放线菌,可归类到6个亚目、7个科、8个属。其中链霉菌可分为10个类群。生物活性研究结果显示:30.9%的菌株具有抑制植物病原真菌活性,其中6株放线菌对多种植物病原真菌显示了强的抑菌活性。分别有44.1%和33.3%的菌株对胃癌肿瘤细胞株SGC-7901和肺癌肿瘤细胞株NCI-H460的抑制率在40%以上。[结论] 药用植物南方红豆杉及其根际土壤蕴含种类丰富的放线菌资源,具有良好的生物学活性。菌株KLBMP 2170具有显著的抑菌以及抗肿瘤活性,值得我们去进一步研究。

摘要:[目的] 为揭示工厂化循环水青石斑鱼养殖水体的细菌群落特征,比较患病养殖池与健康养殖池的细菌群落结构差异,探讨细菌群落结构与青石斑鱼病害相关的相关性。[方法] 采用Illumina Miseq高通量测序方法,分析比较了患病和健康养殖水体细菌群落结构、α-多样性指数(包括多度、均一度和系统发育多样性);并结合传统方法从患病青石斑鱼病灶部位分离疑似病原菌。[结果] 患病和健康养殖水体中细菌群落的α-多样性并无太大差异,但主坐标分析与热图样本聚类分析表明细菌群落结构明显不同。二者的优势细菌门均为Proteobacteria、Verrucomicrobia和Bacteroidetes,但它们的相对丰度差异显著。患病养殖水体中α-Proteobacteria (25.07%)和γ-Protebacteria (22.74%)丰度相当,而健康养殖水体中γ-Protebacteria (40.49%)显著高于α-Proteobacteria (10.87%)。患病水体的Verrucomicrobia丰度(26.4%)远高于健康水体(10.9%);而Bacteroidetes的相对丰度则相反(12.3% vs 20.9%)。主要的差异类群包括α-Proteobacteria的Rhodobacteraceae和Rhodospirillaceae,γ-Proteobacteria的Alteromonadaceae、HTCC2188和Oceanospirillaceae,Verrucomicrobia的Verrucomicrobiaceae和Bacteroidetes的Cryomorphaceae。更表现在核心微生物类群的差异,健康养殖池水体以Glaciecola、HTCC、Sediminicola、Prevotella等对于养殖动物有益或无害的属为核心微生物;而患病养殖池水体则以Vibrio、Rubritalea、Oleibacter等病原菌或对养殖动物不利的属为核心微生物。从患病青石斑鱼的皮肤、肝脏和脾脏共分离得到弧菌20株,Acinetobacter haemolyticus 1株。[结论] 患病的青石斑鱼循环水养殖水体中的细菌群落明显不同于健康养殖水体,特别是核心微生物的差异,其以Vibrio等病原菌或对养殖动物不利的属为主。该结果为青石斑鱼循环水养殖系统的管理、病害的诊断和监测提供理论与实验基础。

摘要:[目的] 探索大肠埃希氏菌Escherichia coli FtsZ突变体FtsZ^E75A、FtsZ^R78G和ftsZ^D82A对FtsZ自身组装和FtsZ-MreB相互作用的影响。[方法] 利用常规分子克隆和定点突变技术,构建FtsZ及其突变体表达载体,亲和纯化得到相应的目标蛋白;通过同源重组构建QN6 (ftsZ::yfp-cat)、QN7 (ftsZ^E75A::yfp-cat)、QN8 (ftsZ^R78G::yfp-cat)和QN9 (ftsZ^D82A::yfp-cat)菌株;利用活细胞成像技术观察FtsZ及其突变体的胞内定位模式;免疫沉淀和细菌双杂交实验检测FtsZ/FtsZ^*-FtsZ^*或FtsZ/FtsZ^*-MreB间的相互作用;光扫描检测定点突变对FtsZ组装特性的影响。[结果] FtsZ^E75A、FtsZ^R78G和ftsZ^D82A突变体的功能活性降低、各突变体在E. coli内不能正确的定位和形成功能性Z环;FtsZ/FtsZ^*-FtsZ^*单体间的相互作用减弱或消失,FtsZ^*-MreB相互作用破坏;FtsZ突变体体外聚合效率降低。[结论] FtsZ E75、R78和D82是影响FtsZ正确组装和功能及FtsZ-MreB相互作用的重要氨基酸。

摘要:[目的] 猪链球菌是一种能感染人和猪的人畜共患病病原,并且还可零星感染多种哺乳动物。本试验旨在调查流浪猫携带猪链球菌的情况。[方法] 在流浪猫身上分离猪链球菌,经血清凝集实验和PCR检测,鉴定其血清型;经多序列位点分型分析,鉴定其ST型;将所分离的细菌与GenBank上已公布的猪链球菌构建16S rRNA的系统发育树,分析该菌株与其他猪链球菌的亲缘关系;药敏纸片法分析其耐药性;小鼠攻毒试验分析其毒力。[结果] 本试验在流浪猫身上分离到一株猪链球菌,命名为m70,其血清型为9型。多序列位点分型显示,m70株属于一个新的ST型。与GenBank上已公布的猪链球菌16S rRNA进行系统发育树分析,结果显示m70属于一个单独的分支。m70与临床菌株的耐药情况相似,对四环素耐药,对红霉素中介耐药,对氨苄西林敏感。小鼠攻毒试验显示,感染10⁸ CFU剂量m70的小鼠,死亡率达到60%-80% (3/5-4/5),3次攻毒试验的平均LD₅₀为5.1×10⁷ CFU;而本实验室保存的猪链球菌强毒株HA9801感染小鼠的平均LD₅₀为3.9×10⁷ CFU,两者之间没有显著差异(P < 0.05)。[结论] 从流浪猫身上分离得到的猪链球菌m70属于优势血清型,且毒力较强,提示一些流行血清型的猪链球菌强毒株具有从流浪猫传染人的潜在风险。

摘要:[目的] 为深入研究红斑丹毒丝菌的免疫保护性抗原及其致病机制,采用免疫蛋白组学技术鉴定红斑丹毒丝菌的免疫原性蛋白。[方法] 通过SDS-PAGE电泳分离红斑丹毒丝菌C43065株的NaOH提取抗原,用兔抗NaOH提取抗原抗血清经Western blot检测免疫原性蛋白,通过MALDI-TOF质谱技术鉴定蛋白种类,并对部分免疫原性蛋白的编码基因进行克隆和测序。[结果] 通过MALDI-TOF质谱技术从C43065株NaOH提取抗原中鉴定出9个免疫原性蛋白,分别为SpaA、伴侣蛋白GroEL、烯醇化酶、ATP结合盒转运蛋白、丙酮酸脱氢酶复合物E1、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、果糖二磷酸醛缩酶、50S核糖体蛋白L1、30S核糖体蛋白S4。其中烯醇化酶、ATP结合盒转运蛋白、甘油醛-3-磷酸脱氢酶和果糖二磷酸醛缩酶已被证实与链球菌、牙龈卟啉单胞菌、脑膜炎奈瑟菌和结核分枝杆菌的致病性相关。C43065株伴侣蛋白GroEL、烯醇化酶、ATP结合盒转运蛋白、丙酮酸脱氢酶复合物E1、甘油醛-3-磷酸脱氢酶和果糖二磷酸醛缩酶编码基因大小分别为1614、1296、1260、1005和867 bp,与已公布的红斑丹毒丝菌Fujisawa株相应基因的相似度高达98%。[结论] 本文所鉴定的9个免疫原性蛋白,为进一步开展红斑丹毒丝菌保护性抗原及其致病机制研究奠定基础。

摘要:[目的] 构建副溶血弧菌庚糖基转移酶Ⅱ基因(waaF)的缺失株,探究waaF基因在副溶血弧菌O抗原合成中的作用。[方法] 本研究以副溶血弧菌临床分离株为研究对象,利用甲壳素介导的转化技术构建临床分离株的waaF基因缺失株;分别对野生株、缺失株的生长曲线、菌体形态和血清型进行了测定;利用大肠杆菌S17λpir菌株与副溶血弧菌结合转移的方法,分别构建O3、O5和O10来源的waaF基因的回补株,通过血清型测定,验证同源waaF基因的功能。[结果] 成功构建了waaF基因缺失株,基因缺失株生长正常,其生长曲线、菌体形态同野生菌株基本一致,基因缺失株同O抗血清不发生凝集反应,O抗原特性消失。回补实验显示,O3和O5来源waaF基因的回补株能恢复原有O抗原特性,O10来源waaF基因的回补株则不能恢复基因缺失株的O抗原特性。[结论] waaF基因同O抗原的合成相关,是O抗原合成的关键基因,不同O抗原副溶血弧菌中waaF基因功能存在差异。

摘要:[目的] 为改善宇佐美曲霉5家族β-甘露聚糖酶 (AuMan5A) 的酶学性质,本实验室前期将AuMan5A底物结合凹槽内一个7肽 (³¹⁶KSPDGGN³²²) 组成的loop替换为烟曲霉5家族β-甘露聚糖酶对应的氨基酸片段 (PSPNDHF),得到loop替换突变酶AuMan5A/Af。为揭示AuMan5A/Af酶学性质显著改善与其Asp³²⁰的相关性,定点突变构建突变体AuMan5A/Af D^320G。[方法] 采用大引物PCR技术将AuMan5A/Af 基因 (Auman5A/Af) 中编码Asp³²⁰的密码子GAC突变为Gly³²⁰的GGT,构建出突变体基因Auman5A/Af^D320G,并在毕赤酵母GS115中进行表达,分析表达产物AuMan5A/Af D^320G的酶学性质。[结果] AuMan5A/Af D^320G的最适温度Topt为70.0 ℃,变性温度T_m为71.5 ℃,介于AuMan5A (T_opt=65.0 ℃,T_m=64.5 ℃) 和AuMan5A/Af (T_opt=75.0 ℃,T_m= 76.6 ℃) 之间;在70.0 ℃的半衰期为40 min,高于AuMan5A的10 min,但较AuMan5A/Af的480 min显著缩短;比活性分别是AuMan5A和AuMan5A/Af的2.7和0.3倍;催化效率 (k_cat/K_m) 分别是AuMan5A和AuMan5A/Af的3.9和0.3倍。[结论] 将Asp³²⁰突变为Gly³²⁰显著影响了AuMan5A/Af的酶学性质,证明了Asp³²⁰对AuMan5A/Af温度特性改善、比活性和催化效率显著提高的重要作用。

摘要:[目的] 探讨卷枝毛霉中苹果酸酶同工酶V的性质。[方法] 克隆卷枝毛霉中编码苹果酸酶同工酶V的me1基因并在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,利用His标签纯化获得了高纯度的重组酶BLME1,并进行酶学性质分析。[结果] 该重组酶最适pH为8.0,最适温度为33 ℃,在此条件下酶活达到92.8 U/mg,对底物L-苹果酸和NADP⁺的米氏常数K_m值为0.74960±0.06129 mmol/L和0.22070± 0.01810 mmol/L,最大反应速度V_max分别为72.820±1.077 U/mg和86.110±1.665 U/mg。金属离子Mg²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺可以激活BLME1的活性,而Ca²⁺、Cu²⁺对BLME1活性则有抑制作用,中间代谢产物草酰乙酸和α-酮戊二酸也会抑制BLME1的活性,但琥珀酸却对BLME1有激活作用。[结论] 本实验调查了卷枝毛霉苹果酸酶同工酶V的最适反应温度和pH、动力学参数,以及各种金属离子和中间代谢产物对酶活力的影响,这为以后深入研究该苹果酸酶的功能提供了理论依据和参考。

摘要:[目的] 分离鉴定噬菌体,对其生物学特性进行研究,并筛选候选毒株为防控牛源无乳链球菌的感染提供依据。[方法] 分别采用从牛奶或环境中分离、溶原菌诱导两种方法分离鉴定无乳链球菌噬菌体,利用双层琼脂平板法纯化。将新分离鉴定毒株与前期已分离鉴定的源自乳腺炎牛奶的无乳链球菌噬菌体JX01进行分析和比较,包括噬菌体透射电镜形态观察、对55株无乳链球菌和其他细菌的宿主谱鉴定、噬菌体基因EcoR I、Sal I、Xba I或Pst I的酶切图谱、最适MOI、吸附曲线和一步生长曲线、不同保存条件下的稳定性等。[结果] 分离鉴定的3株噬菌体LYGO9、HZ04和pA11 (诱导自牛源菌株HAJL2011070601)与JX01比对分析,结果显示,4株噬菌体均为长尾噬菌体;EcoR I、Sal I、Xba I、Pst I的酶切图谱分获4、3、3或2种带型,显示4株噬菌体为不同毒株;均特异性裂解牛源无乳链球菌,对42株牛源无乳链球菌的裂解率如下:LYGO9为28.6% (12/42)、pA11为31% (13/42)、HZ04为47.6% (20/42)、JX01为54.8% (23/42);同时,LYGO9与pA11、HZ04和JX01分别有共同宿主11、12和11株;HZ04与JX01有共同宿主18株,提示它们具有同源性。LYGO9感染宿主的潜伏期短,仅5 min,平均裂解量为30。分离株在SM液中4 ℃至少可保存1个月。[结论] 分离鉴定的3株牛源无乳链球菌噬菌体均为长尾噬菌体,其中LYGO9潜伏期短、裂解量较大。

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