2020, 60(7):1321-1334. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190441
摘要:干扰素(Interferon,IFN)是一类具有多功能生物活性的糖蛋白,包含3个家族(I型、II型和III型)。III型干扰素(Type III interferon,IFN-III)是近16年发现的新型干扰素,其诱导过程及生物学功能与I型干扰素(Type I interferon,IFN-I)相似,在抗病毒、免疫调节、抗肿瘤、抑制自身免疫病、抑制过敏性哮喘以及抗细菌和真菌等方面具有重要作用。本文将从IFN-I和IFN-III的分类、序列同源性和信号传导等方面进行阐述,并结合近年来IFN-III在疾病治疗过程中所取得的成就,综述IFN-III的生物学功能,旨在为IFN-III的深入研究以及在多种疾病的诊断和防控中提供参考。
2020, 60(7):1335-1344. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190460
摘要:放线菌是一类革兰氏阳性细菌,可产生氨基酸等初级代谢产物和抗生素等次级代谢产物,其广泛用于食品、医药、添加剂及化妆品行业。此外,还有少数放线菌,如分枝杆菌等,是可以引起人和动植物病害的病原菌。亮氨酸应答调控蛋白(Leucine-responsive regulatory protein,Lrp)是一类在氨基酸代谢及其相关代谢过程中的重要转录调控子,能够应答各种氨基酸,参与调控微生物细胞的多个生理过程,例如氨基酸代谢和转运、中心代谢、细菌的持久性和毒力等。本文总结了放线菌Lrp的生物学功能,并综述了放线菌中不同种属Lrp以及天蓝色链霉菌和红色糖多孢菌Lrp调控机理的研究进展。
2020, 60(7):1345-1357. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190473
摘要:副溶血弧菌是革兰氏阴性嗜盐细菌,是海洋脊椎动物和无脊椎动物中主要致病菌,也是引起人类急性肠胃炎、败血症和坏死性筋膜炎等疾病的主要病原体。在过去,由副溶血弧菌引起的致病感染在世界范围内有不断增加的趋势。副溶血弧菌的致病性与其自身产生的多种毒力因子有关,这些毒力因子包括粘附因子、脂多糖、溶血素、III型分泌系统、VI型分泌系统、铁摄取系统、蛋白酶、外膜蛋白等。然而,这些毒力因子的表达都受到环境因子以及宿主体内信号因子的调控。副溶血弧菌通过感知外界生存环境的各种信号因子,从而激活体内不同的信号通路,进而诱导不同的毒力因子的表达。本文主要对副溶血弧菌毒力因子表达调控的分子机制进行综述,为更好地理解宿主与病原体的相互作用对副溶血弧菌的致病机制的影响,以及为今后预防和治疗由副溶血弧菌所引起的疾病提供理论参考。
2020, 60(7):1358-1369. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190378
摘要:[目的] 了解生料酿醋不同阶段的真菌群落结构及其变化规律,为生料酿醋工艺优化提供理论指导。[方法] 从山西一家生料酿醋企业采集原料、麸曲、发酵缸醋醅、熏醋样、淋醋样等涉及生料酿醋各阶段的样品共51份,扩增真菌ITS1区序列并利用高通量测序技术分析真菌多样性。[结果] 除5份样品未扩增成功外,在剩余46份样品中共检测到489个真菌OTU,以子囊菌为主(占88.3%)。原料、麸曲、发酵缸醋醅、熏醋样、淋醋样等不同组别间在真菌群落结构方面存在显著差异。原料和麸曲中的真菌物种丰富度最低,发酵缸醋醅的真菌物种丰富度最高,熏醋样和淋醋样中的真菌物种丰富度又有所降低。原料和麸曲中的优势真菌分别为酿酒酵母和黑曲霉,是发酵阶段真菌的重要来源,但发酵缸醋醅中也检测到大量可能来源于发酵室环境的真菌。发酵缸醋醅在不同发酵时期间也存在明显的真菌群落结构差异,并可据此划分成发酵前期(包括发酵第2-13天的样品)和发酵后期(包括发酵第17-46天的样品)。酿酒酵母和亮白曲霉的丰度在发酵前期显著高于发酵后期,而黑曲霉、一种小戴卫霉科真菌等的丰度在发酵后期显著高于发酵前期。[结论] 生料酿醋的不同阶段和发酵缸醋醅发酵的不同时期,其真菌群落结构都存在明显差异。酿酒酵母和黑曲霉是发酵阶段的优势真菌。本研究为生料酿醋工艺优化提供了理论依据。
赵卫松,郭庆港,于稳欠,王培培,苏振贺,张晓云,鹿秀云,马平,李社增
2020, 60(7):1370-1383. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190394
摘要:[目的] 从种植番茄的根围土壤中筛选高效溶磷细菌,为减施化学肥料和开发微生物肥料提供溶磷菌种资源,并初步探索其促生机制。[方法] 采用无机磷培养基利用梯度稀释涂布法从土壤中分离筛选促生菌株,通过形态特征、16S rRNA和gyrB基因序列分析对优良促生菌株进行鉴定,并分别利用正交试验和单因素试验分析环境因子和营养因子对其溶磷效果的影响,进一步利用HPLC-MS并结合相应有机酸的标准物质,明确优良促生菌株产生的有机酸种类;盆栽试验测定接菌处理后番茄株高、地上鲜重、地下鲜重、基质和植株有效磷含量评价菌株对番茄的促生作用。[结果] 筛选到1株优良的促生菌株,命名为PHODB35,鉴定其为解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。对环境因子的正交试验结果表明,菌株PHODB35最佳溶磷条件为pH 7.0,温度为30℃,接种量为5%;对营养因子的单因素试验结果表明,该菌株以葡萄糖为碳源、硫酸铵为氮源、磷酸钙为磷源时,解磷效果最好,有效磷浓度为88.77 mg/L。明确了菌株PHODB35产生的有机酸为葡萄糖酸。盆栽实验结果表明,菌株PHODB35对番茄幼苗有明显的促生作用,与空白对照相比,施用菌株后对株高、地上鲜重、地下鲜重、基质和植株有效磷含量分别增加28.21%、22.59%、113.06%、45.08%和16.24%,表明菌株PHODB35具有一定的肥效功能,可用于促生菌剂的研制。[结论] 筛选到具有促生能力的解磷细菌,为进一步开发研制番茄促生菌剂或微生物有机肥提供资源,为菌株PHODB35在农业生产中的应用提供了理论依据和实验基础。
2020, 60(7):1384-1400. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190431
摘要:[目的] 为了研究基因组编辑工具CRISPR/Cas9和CRISPR/Cpf1所产生的DNA双链断裂(DNA double strand break,DSB)对酿酒酵母DNA的损伤作用及修复响应情况,对比化学物质甲基磺酸甲酯(methyl methanesulfonate,MMS)对酿酒酵母基因组DNA的损伤和修复,阐明编辑细胞在细胞水平和转录水平上的变化。[方法] 起始细胞分为两种情况,包括未进行细胞周期同步化和被α-因子同步化细胞周期至G0/G1期。检测CRISPR/Cas9和CRISPR/Cpf1处理后编辑细胞的生长情况。利用流式细胞术检测编辑细胞的细胞周期延滞的情况。利用荧光定量PCR检测编辑细胞和MMS处理细胞后DNA损伤响应关键基因转录表达水平的变化情况。[结果] 起始细胞无论是未同步化还是同步化,其生长均受到基因组编辑抑制,细胞存活率降低,细胞周期被滞留在G2/M期,而MMS处理导致细胞周期S期的滞留。此外,随编辑时间的延长,突变率增加,细胞存活率降低。CRISPR/Cpf1编辑细胞的突变率和存活率均低于CRISPR/Cas9,由此可见,CRISPR/Cpf1对细胞的损伤强度高于CRISPR/Cas9。两种编辑均诱导酵母DNA损伤响应关键基因RNR3及HUG1转录水平显著上调,并且CRISPR/Cpf1介导的上调幅度大于CRISPR/Cas9,但两者均低于MMS的处理。[结论] 本研究解析了CRISPR/Cas9和CRISPR/Cpf1介导的基因组编辑在细胞水平和转录水平上对DNA损伤作用及修复响应,初步揭示了酿酒酵母应对不同类型的DSB损伤时响应程度的差异,为提高基因组编辑工具的编辑能力和评估基因编辑安全性提供了重要依据。
2020, 60(7):1401-1412. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190433
摘要:[目的] 探究以单环刺螠为代表的海洋环节动物肠道中电活性微生物的存在情况,并表征其生理学及电化学特性。[方法] 采用平板划线法、16S rRNA基因测序技术分离纯化菌株并进行菌株鉴定。利用扫描电镜表征菌株形态。高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)检测其无氧呼吸底物氧化及产物生成情况。通过菲啰嗪和甲醛肟显色法检测菌株的异化Fe(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)还原能力。借助单室微生物燃料电池(single-chamber microbial fuel cells,SCMFCs)及循环伏安法检测菌株的电化学活性。[结果] 从单环刺螠肠道中成功分离得到了一株兼性厌氧菌,16S rRNA基因序列比对结果显示该菌株与Shewanella marisflavi的相似性达99.93%。扫描电镜结果显示其为杆状,长约2μm,宽度约为0.5μm。HPLC检测结果表明,该菌能以乳酸钠为电子供体,富马酸为电子受体进行无氧呼吸并伴随代谢产物乙酸钠和琥珀酸产生。菲啰嗪和甲醛肟显色法结果证实,该菌具有异化铁、锰还原能力。单室MFCs检测结果发现该菌的最大电流输出密度为146 mA/m2,循环伏安法检测结果显示该菌在0.14 V和-0.51 V位置处分别存在氧化峰和还原峰。[结论] 本研究结果证实以单环刺螠为代表的海洋环节动物肠道中存在以Shewanella marisflavi UU-3-2为代表的电活性微生物。表明电化学活性微生物在海洋环节动物肠道中广泛存在。
龚婷,黄书伦,查晶晶,孙普,马雪青,白兴文,袁红,曹轶梅,李坤,张婧,卢曾军,刘在新,李平花
2020, 60(7):1413-1420. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190440
摘要:[目的] 旨在成功建立FMDV C57BL/6小鼠的实验感染模型。[方法] 采用体内和体外循环适应传代的方法,选取一株对C57BL/6小鼠不敏感FMDV O/HK/CHA/99 MF4,将其在C57BL/6小鼠(体内)和胎猪肾原代细胞FPK(体外)进行多次循环适应传代。[结果] 成功获得一株对C57BL/6小鼠敏感的FMDV O/HK/CHA/99 MF4C5株。[结论] 本研究成功建立了FMDV突变株感染C57BL/6小鼠的实验动物模型,为未来FMD疫苗效力的评估和致病性相关的研究奠定了基础。
2020, 60(7):1421-1432. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190455
摘要:[目的] 揭示浓香型白酒窖内发酵过程与正丙醇合成相关的微生物和代谢途径。[方法] 通过对浓香型白酒窖内发酵过程酒醅中微生物的宏转录组进行分析,解析与正丙醇合成相关的微生物和代谢途径,并验证相关微生物合成正丙醇的能力。[结果] 浓香型白酒窖内发酵过程中有3条可能的酒醅微生物合成正丙醇的途径。真菌主要通过2-甲基苹果酸代谢途径和苏氨酸代谢途径合成正丙醇,细菌则主要通过丙酸代谢途径合成并参与苏氨酸代谢途径。宏转录组测序分析表明,这3条途径对白酒窖内发酵过程正丙醇的合成与积累均有贡献,并且微生物通过这3条途径合成正丙醇的时期和能力存在较大差异。此外,对分离自酒醅的酵母和乳酸菌合成正丙醇能力分析发现,它们均与浓香型白酒窖内发酵过程正丙醇的合成有关。[结论] 本研究揭示了浓香型白酒窖内发酵过程中正丙醇合成相关的微生物和代谢途径,为阐明白酒发酵过程中正丙醇的形成机制奠定了理论基础。
2020, 60(7):1433-1446. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190457
摘要:[目的] 评价长链菊粉对抗生素致小鼠肠道菌群失调后肠道菌群的恢复情况。[方法] 选择50只健康的10周龄BALB/c小鼠,随机分为2组,其中15只为正常对照组,余下35只饮用水中含4种抗生素连续喂养7 d,诱导小鼠肠道菌群严重失调后,再随机分为长链菊粉恢复组(饮用水中添加5%(W/W)长链菊粉)和自发恢复组(饮用水为无菌水),连续处理21 d。受试小鼠在抗生素治疗后的第7天以及恢复喂养的第7、14和21天,取结肠组织进行切片然后进行HE染色分析,无菌取粪便进行16S rRNA测序分析,观察小鼠肠道组织及菌群恢复情况。[结果] 抗生素处理7 d后,小鼠结肠组织有轻微炎症,但肠道菌群严重失调。组织学分析表明,在补充长链菊粉或自发恢复21 d后,结肠炎症逐渐减轻;但相比于自发恢复,长链菊粉干预延迟了结肠组织的恢复。16S rRNA基因V3-V4区扩增子测序分析显示无论是长链菊粉补充还是自发恢复都无法在属水平上恢复肠道菌群组成。尤其是长链菊粉的补充,反而导致了某些机会致病菌的选择性扩增,并提高了与肠道菌群相关的疾病途径。[结论] 抗生素诱导肠道菌群严重失调后补充长链菊粉会延迟肠道菌群的重建,可能会导致潜在的不良影响。
2020, 60(7):1447-1457. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190465
摘要:[目的] 目前,针对昆虫肠道细菌定殖规律的研究还未见报道。探索西方蜜蜂(Apis mellifera)肠道菌群定殖过程两个重要时间节点(起始0日龄和稳态7日龄)间肠道细菌群落(菌群)结构组成的差异,加深对蜜蜂及昆虫肠道菌群定殖规律的认识。[方法] 分别采集两个化蛹后工蜂发育阶段的个体各5只,分别解剖并提取其肠道菌群DNA。使用Illumina技术对肠道菌群16S rDNA高变区进行高通量测序。通过生物信息学的分析方法对肠道菌群进行多样性分析,并对两个时间点相对丰度最高的肠道菌群进行统计分析,比较肠道菌群相对丰度和组成的差异。[结果] 共获得515156条高质量序列,长度为227904953 bp,平均长度为442 bp。基于OTUs的分类表明,工蜂肠道细菌分别隶属于34个门82个纲221个目405个科799个属。此外,工蜂肠道菌群定殖起点和终点间的Alpha多样性指数存在显著差异(ACE,P=0.0014;Chao,P=0.0013;Shannon,P=0.0003;Simpson,P=0.0028,Student'st检验)。此外,相较0日龄工蜂,7日龄工蜂肠道中的乳酸杆菌Lactobacillus、Gilliamella、双歧杆菌Bifidobacterium、Snodgrassella 4个属的相对丰度显著增加;相反,不动杆菌Acinetobacter、大肠杆菌志贺氏菌Escherichia-Shigella、鞘脂单胞菌Sphingomonas、类杆菌Bacteroides、涅斯捷连科氏菌Nesterenkonia、栖热菌Thermus 6个属的细菌相对丰度显著降低(P<0.05)。[结论] 出房(0日龄)成年工蜂的肠道菌群多样性显著高于菌群定殖完成(7日龄)工蜂的肠道菌群多样性,且成年工蜂肠道菌群定殖完成前后部分类群的相对丰度显著改变。本研究的结果不仅可增加我们对蜜蜂肠道菌群定殖规律的认识,也能够为研究其他昆虫肠道菌群的定殖规律提供重要的参考信息。
陈华枝,熊翠玲,祝智威,王杰,范小雪,蒋海宾,范元婵,万洁琦,卢家轩,郑燕珍,付中民,徐国钧,陈大福,郭睿
2020, 60(7):1458-1478. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190471
摘要:[目的] 通过深度测序和组学分析在small RNA组学层面揭示意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)响应东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)的免疫应答机制。[方法] 利用small RNA-seq技术对正常及N. ceranae胁迫7 d和10 d的意蜂工蜂中肠(Am7CK、Am7T、Am10CK和Am10T)进行深度测序。利用相关生物信息学软件对测序数据进行质控、已知microRNA(miRNA)鉴定、新miRNA预测及miRNA的结构特征分析。通过Stem-loop RT-PCR验证新miRNA的表达。按照|log2(Fold change)|≥ 1和P ≤ 0.05的标准筛选出Am7CKvs.Am7T和Am10CK vs.Am10T比较组的差异表达miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)。利用软件预测DEmiRNA靶向结合的mRNA并进行GO和KEGG数据库注释,根据注释信息对细胞和体液免疫相关通路及富集靶mRNA进行统计和分析。根据靶向结合关系构建DEmiRNA和免疫通路相关差异表达mRNA(differentially expressed mRNA,DEmRNA)的调控网络。采用RT-qPCR对数据的可靠性和DEmiRNA的差异表达进行验证。[结果] 共获得165895574条原始读段和132028990条有效序列标签,各组的组内Pearson相关性平均在87.92%及以上。共鉴定到928个已知miRNA和56个新miRNA。这些miRNA的长度介于18-28 nt,多数的长度为18 nt和22 nt且首位碱基主要偏向U。验证了12个新miRNA的真实表达。Am7CKvs.Am7T比较组包含48个上调miRNA和36个下调miRNA;Am10CKvs.Am10T比较组包含56个上调miRNA和51个下调miRNA。两个比较组的DEmiRNA可分别靶向结合9827个和10720个mRNA。这些靶mRNA可分别注释到50和47条功能条目,以及138和135条KEGG通路。DEmiRNA与免疫通路相关靶mRNA的调控网络分析结果显示,Am7CKvs.Am7T中有26个DEmiRNA靶向与内吞作用等免疫通路相关的10个DEmRNA;Am10CKvs.Am10T中有15个DEmiRNA靶向与MAPK信号通路等免疫通路相关的10个DEmRNA。验证了测序数据和4个DEmiRNA差异表达的可靠性。[结论] 研究结果揭示了宿主DEmiRNA可能通过调控物质和能量代谢、细胞和体液免疫对N. ceranae产生应答,但DEmiRNA不参与抗菌肽基因的表达调控;miR-1-z可能参与宿主的细胞增殖、细胞凋亡和免疫进程;氧化磷酸化通路可能在宿主免疫应答及宿主-病原互作中发挥特殊作用。
2020, 60(7):1479-1487. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190557
摘要:[目的] 研究落叶松脂醇-4-β-D-吡喃葡糖苷对变异链球菌生长和生物膜形成的影响。[方法] 四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法(MTT法)用于分析落叶松脂醇-4-β-D-吡喃葡糖苷对变异链球菌生物膜形成的影响;用氧敏感性测试法检测落叶松脂醇-4-β-D-吡喃葡糖苷对变异链球菌氧敏感性的影响;用Real-time PCR方法检测基因的mRNA水平;采用人单核细胞检测了落叶松脂醇-4-β-D-吡喃葡糖苷的细胞毒性。[结果] 落叶松脂醇-4-β-D-吡喃葡糖苷能显著抑制变异链球菌的生长和生物膜形成,而这种抑制作用呈现浓度依赖性。Real-time PCR实验发现,50μg/mL落叶松脂醇-4-β-D-吡喃葡糖苷作用的生物膜中,brpA(transcriptional regulator)、recA(recombinase A)、nth(endonuclease III)、luxS(S-ribosylhomocysteinase)、ffh (fifty four homologue)、smx(sulfamethoxazole)、gtfB(glucosyltransferase-I)和gtfC(glucosyltransferase-SI)的mRNA表达水平均显著降低。同时研究发现,25、50、75μg/mL的落叶松脂醇-4-β-D-吡喃葡糖苷对人单核细胞的生长和LDH活性均无影响。[结论] 落叶松脂醇-4-β-D-吡喃葡糖苷具有抑制变异链球菌生长和生物膜形成的作用,分子水平可以下调brpA、recA、nth、luxS、ffh、smx、gtfB和gtfC等生物膜形成相关基因的mRNA表达水平,同时研究发现其无细胞毒性,因此有望成为抗菌治疗的潜在药物。
2020, 60(7):1488-1495. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190628
摘要:[目的] 创伤弧菌是致死率最高的弧菌物种,但目前尚无在全基因组层面挖掘毒力相关因子的研究。本研究以创伤弧菌分离来源(临床和环境)作为不同表型,通过与260株基因组序列进行关联分析,挖掘毒力相关因子,从而进一步了解创伤弧菌致病因素。[方法] 对139株创伤弧菌分离株进行高通量测序,获取其全基因组序列;与公共数据库已公开发表的121株基因组整合,使用pyseer软件进行全基因组关联分析,对与不同分离来源显著相关的基因进行注释和解读。[结果] 共发现11个基因与临床分离株显著相关,其中9个是本研究新发现的创伤弧菌潜在毒力相关因子。[结论] 本研究使用群体基因组学和统计遗传学方法,在全基因组范围扫描挖掘了创伤弧菌毒力相关因子,为深入揭示该物种致病机制、设计新的疫苗和治疗靶点提供了重要依据。
屈香,杨梓纯,许炎辉,王娅玲,喻婷,樊毛迪,王航,高清清,高崧,刘秀梵
2020, 60(7):1496-1511. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200047
摘要:[目的] 为探究脂多糖对O1、O78血清型禽致病性大肠杆菌(Avian pathogenic Escherichia coli,APEC)致病作用的影响。[方法] 选取负责脂质A生物合成相关基因lpxL和lpxM,利用λ噬菌体的Red同源重组系统分别构建APEC E516(O1血清型)和APEC E522(O78血清型)缺失株E516ΔlpxL、E516ΔlpxM、E516ΔlpxLΔlpxM、E522ΔlpxL、E522ΔlpxM和E522ΔlpxLΔlpxM,并通过体内外试验对其生物学特性及致病性进行研究。[结果] 各菌株生长速度基本一致。E516ΔlpxL、E516ΔlpxLΔlpxM、E522ΔlpxM和E522ΔlpxLΔlpxM的抗血清补体杀菌能力和抗鸡巨噬细胞HD-11吞噬能力较野生株显著下降,而缺失株E516ΔlpxM、E522ΔlpxL与野生株相比无明显差异;半数致死剂量测定结果显示,除E516ΔlpxM、E522ΔlpxL外,各缺失株毒力降低1000倍左右;SPF鸡体内动态分布试验结果显示,各缺失株在鸡体内定殖能力较野生株显著下降,但回补株的毒力未能恢复至野生株水平。[结论] lpxL和lpxM基因与O1血清型APEC E516株和O78血清型APEC E522株的毒力有关,但是lpxL和lpxM基因对E516和E522菌株毒力的影响存在差异。
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