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微生物学报

  • 2021年第12期文章目次
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      2021, 61(12):0-0.

      摘要 (107) HTML (60) PDF 2.53 M (151) 评论 (0) 收藏

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      2021, 61(12):0-0.

      摘要 (86) HTML (51) PDF 843.13 K (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >微生物大数据资源专栏
    • 微生物大数据资源:资源支撑发展,数据驱动创新

      2021, 61(12):i-ii.

      摘要 (225) HTML (230) PDF 285.33 K (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 国家微生物科学数据中心数据资源服务与应用

      2021, 61(12):3761-3773. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210691

      摘要 (176) HTML (341) PDF 917.89 K (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为解决生命领域复杂科学问题的关键要素以及驱动科学发现与决策的基础资源,微生物科学数据资源已成为国家的重要战略资源。国家微生物科学数据中心(https://nmdc.cn/)的建设使得海量微生物数据资源可以得到有效的整理整合和开放共享,这对于微生物资源的研究、利用和可持续发展都起着至关重要的作用。本文从核心资源、服务内容、功能特色等多方面总结了国家微生物科学数据中心平台的建设进展,并提出了面向微生物领域科研及产业用户的应用实践。

    • 生物元件库国内外研究进展

      2021, 61(12):3774-3782. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210101

      摘要 (156) HTML (260) PDF 415.19 K (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物元件库是对元件数据和实物进行收集、整理和共享的重要平台,对合成生物学的研究和应用具有非常重要的支撑作用。本文对国内外生物元件库的研究进展进行了介绍和综述。国外先后出现了标准生物元件登记库等多个元件库,通过制定OpenMTA协议实现了元件实物的免费分发共享,并通过制定“合成生物学开放语言”(SBOL)实现了多个元件库之间的数据交换;通过bionet项目对元件数据和实物的去中心化管理作了进一步尝试。近年来我们与国内多家科研单位合作建设了合成生物学元件与数据库(RDBSB,https://www.biosino.org/rdbsb/or https://www.biosino.org/npbiosys/)。在建设过程中,我们首先建立了与SBOL语言兼容的《催化元件数据标准》、多种重要元件的标准功能测试方法以及安全高效的元件提交系统,并在此基础上完成了元件数量最多且信息最为全面的催化元件数据库的构建。目前,收集了30多万个催化元件,包括7万多个具有文献支持功能表征信息的催化元件,并保藏了1万个以上的实物元件和5000个底盘菌株,通过网站实现了数据和实物的公开与共享。上述元件库已经对国内合成生物学的研究和应用产生了积极地推动作用,访问量超过100万次/年,提供元件和底盘共享服务大于100次/年,并为多家企业和研究单位提供了元件和底盘的定制服务。虽然我们的元件库建设取得了巨大的进步,但是仍需在调控元件的收集整理和共享机制创新等方面取得更多的突破,在数据有源、多层审核、资源共享、信息公开、信息安全和授权访问的基础上,加速生物元件数据、实物和设计工具的汇聚,并进一步服务合成生物学研究。

    • 微生物酶数据库的发展与应用

      2021, 61(12):3783-3798. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210041

      摘要 (245) HTML (381) PDF 812.59 K (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:可数据化是现代生命科学研究,尤其是合成生物学的一项关键特性。酶作为生命体内催化生化反应的关键分子,其数据化对推动生命科学的基础研究和实际应用都有重要意义。当下商品化的酶大都来源于微生物,建立微生物酶资源数据库不仅可以为酶的分类提供标准参考,还可以指导新型催化元件的挖掘、改造与从头设计。本综述对国际上已有的酶资源数据库建设与发展作了简要介绍,并对基于数据库的微生物酶资源利用作出展望。

    • DPSN:扩增子测序引物标准化命名数据库

      2021, 61(12):3799-3805. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200760

      摘要 (144) HTML (167) PDF 266.14 K (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:扩增子测序是目前用来衡量微生物多样性时使用最广泛的测序手段。因为其扩增的需要,所以选择合适的特定引物是必需的,且其对结果影响甚大。probeBase是目前最常用的记录了人工校正后的rRNA探针和引物的数据库。然而,我们发现probeBase中63.58%的引物存在不同程度的注释错误,包括命名重复、命名无规律以及匹配位置错误等。更严重的是,目前主流的短命名方式不具有唯一性,导致对应关系模糊不清。因此,我们定义了更简单可行的短命名标准并开发了新的引物科学命名数据库(DPSN),并对probeBase里的所有173个引物进行了校正,并新加入了4个新的改良引物以及38个针对大亚基的新引物。新的短命名规则包含3个基本要素:在正链5'端的位置、版本号和方向。此外在前面加入了识别大/小亚基以及主要针对的菌界的标志。使用DPSN,可以快速查找感兴趣区域对应的引物并比较不同版本的差异选择合适的引物。同时还能建立命名与序列的明确一一对应关系,避免歧义。

    • 我国植物检疫性菌物数据库平台的建设及应用

      2021, 61(12):3806-3819. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210029

      摘要 (104) HTML (191) PDF 943.35 K (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,随着我国对外贸易的不断增长,口岸检测样品量巨大,外来检疫性有害生物尤其是病原菌物传入我国的风险日趋增加,正成为我国国门生物安全的重要威胁。加强外来入侵菌物的防御能力建设,有效防范其造成的生物安全威胁迫在眉睫。由于外来入侵菌物各类群的基础研究薄弱,标准参比物质缺乏、基础数据和可检索数据库缺失,大部分物种缺乏准确、高效的鉴定手段,使得现有口岸菌物检疫存在准确性较低、速度较慢、误检漏检率较高等问题。针对上述问题,以我国进境检疫对象及主要进口农林作物上的高频检出但鉴定困难、误检率高的菌物类群为对象,建立了其标准参比物质库、形态特征信息库、多基因序列数据库,并通过整合多个信息库资源实现从检疫样品中初筛到物种精准鉴定的多模块服务平台www.casbrc.org/pqfungi,并开放共享。该数据库平台的应用有望促进我国口岸检疫部门的检测便利化水平大幅提升,在“智能海关”建设、维护国门生物安全及促进农林产品安全贸易中发挥重要作用。

    • 环境微生物资源信息库的构建及应用

      2021, 61(12):3820-3828. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200768

      摘要 (125) HTML (173) PDF 837.73 K (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 开发一个收集环境微生物信息并能快速合成环境治理微生物群体的网站。[方法] 在“中国科学院战略生物资源服务网络计划”的支持下,依托资源丰富的环境微生物实体保藏库,完善菌株功能、环境适应及生理生化相关信息,建立了环境微生物资源信息库(网址:http://www.envimicrobe.com)。[结果] 该信息库主要包含“资源库”、“群体合成系统”两个模块,其中资源库收集整合了环境微生物实体库中菌株的功能特性、环境适应性、生理生化特性等信息;群体合成系统则将这些功能菌特征信息与目标污染治理对象的污染物信息、环境条件参数信息相匹配,快速合成针对性强的环境治理微生物群体,研制环境微生物复合菌剂产品。[结论] 该信息库的应用,不仅可以帮助研究者快速获取相关微生物资源信息,高效快速地开展环境微生物相关研究,而且也将会促进环境微生物资源的产业化推广应用。

    • 白酒可培养微生物数据库构建

      2021, 61(12):3829-3835. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210370

      摘要 (158) HTML (220) PDF 1.78 M (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 白酒可培养微生物的分离筛选是白酒行业重要的研究内容,本文旨在构建中国白酒生产环境中可培养微生物信息数据库。[方法] 数据库信息主要来源于通过人工查阅和整理目前已发表的白酒微生物的相关的文献报道和菌种保藏中心相关的筛选自白酒生态系统的微生物信息。数据库主要设计3个功能:(1)白酒可培养微生物信息检索:通过菌株名称、分离位置、培养基、代谢产物等为条件检索相关的白酒可培养微生物信息,从而获取该白酒微生物详细的生理生化与分类学信息;(2)培养基信息检索:通过特定培养基成分,培养基编号和名称检索相关的培养基信息,包括培养的组成和配制方法。(3)数据更新:在线上传新的可培养微生物和培养基信息。[结果] 目前数据库共收1221种白酒可培养微生物和295种培养基信息,网址为:http://cmbaijiu.i-sanger.com/。[结论] 本数据库是我国白酒领域首个可培养微生物信息的数据库,将有助于白酒微生物培养的相关研究工作开展。

    • 全球专利微生物菌种近20年的保藏与发放情况分析

      2021, 61(12):3836-3843. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210134

      摘要 (141) HTML (133) PDF 361.98 K (188) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文基于世界知识产权组织(WIPO)公开的“国际保藏单位2001-2019年专利微生物保藏与发放”数据进行统计分析。结果表明:全球专利微生物保藏量呈现稳步增长态势,中国专利菌种保藏量位列全球第一,保藏全球近四成专利菌种(31386株,占比39.86%);2018年后全球菌种发放量陡增,其中美国是专利菌种发放量最多的国家(24153株,占全球发放量的96.63%),中国专利菌种的发放率处于较低水平(1034株,发放率3.29%)。中国专利菌种“重保藏、轻发放”的现象严重,需要适当提升产业化开发利用水平。

    • >综述
    • 钙调磷酸酶信号调控真菌生长代谢、毒力及抗逆性能

      2021, 61(12):3844-3855. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210108

      摘要 (203) HTML (365) PDF 416.89 K (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:钙调磷酸酶是一种丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白磷酸酶,在真菌中普遍保守,上游信号途径由Ca2+通道(Cch1)、转运蛋白(Mid1)、钙离子感应蛋白(CaM)、钙调蛋白依赖性磷酸酶等组成。钙调磷酸酶受钙离子和钙调蛋白调节,在调控真菌Ca2+稳态的钙信号级联途径中发挥着中心作用,通过钙信号级联途径参与生物学过程,调控真菌生长、发育和毒力形成来响应外界环境因素的变化,使真菌能够适应不同环境,维持正常的生命活动。本文综述了真菌钙调磷酸酶信号的组成和上下游信号转导途径、调控细胞生长代谢、毒力形成以及抗逆性能调控的研究进展;结合对真菌代谢产物合成的调控作用,对钙调磷酸酶信号作为重要合成生物学元件及调控开关进行了展望。

    • 基于CRISPR/Cas技术的核酸检测研究进展

      2021, 61(12):3856-3869. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210126

      摘要 (142) HTML (808) PDF 630.32 K (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:由成簇、规则间隔的短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)和CRISPR相关蛋白(CRISPR-associated protein,Cas)组成的CRISPR/Cas系统是广泛存在于多数细菌和古细菌中的一种适应性免疫系统。CRISPR/Cas系统可识别并结合外源入侵的核酸分子,之后Cas蛋白的切割活性被激活,能够对入侵的核酸分子进行切割使其降解。利用CRISPR/Cas系统特异的序列识别及切割活性,将其应用于核酸检测中,为提高检测灵敏度及特异性等性能指标提供了一种新思路。本文介绍了CRISPR/Cas系统的发展、作用机制等,对多样化的Cas蛋白在核酸检测中的代表性应用研究进行总结,进一步讨论了CRISPR/Cas技术应用于核酸检测中存在的优缺点,并对未来研究进行了展望,为基于CRISPR/Cas技术的核酸检测方法在病原微生物的检测中提供参考和依据。

    • 链霉菌形态分化与次级代谢产物合成的研究进展

      2021, 61(12):3870-3886. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210144

      摘要 (123) HTML (669) PDF 682.00 K (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:链霉菌是一类具有复杂的形态分化周期和强大的次级代谢能力的高GC含量的放线菌,能够利用其初级代谢产生的前体化合物和能量,合成多种结构复杂、功能多样的具有生物活性的次级代谢产物,在农业、食品、畜牧业、工业以及医药研究等领域都具有重要的价值。在链霉菌的形态分化后期常常伴随着次级代谢产物的生物合成,并且两者都受到复杂的网络调控;同时链霉菌的形态对次级代谢产物的产量和种类造成很大影响。对链霉菌生长周期的全面理解将加深对链霉菌形态分化与次级代谢产物合成关系的认识。本文将对链霉菌的形态分化过程、形态分化和抗生素合成两者共同的调控因子以及链霉菌形态与抗生素产量之间的关系进行综述,这将有助于理解抗生素的合成过程,也将会在缩短发酵周期、构建高产工程菌株、新型杀菌剂的研发以及新型抗生素的合成等方面给予我们启发。

    • 城市绿地微生物及其对城市化的响应

      2021, 61(12):3887-3902. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210147

      摘要 (114) HTML (151) PDF 584.42 K (141) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市绿地微生物的稳定性是城市绿地发挥其重要生态系统功能的重要因素。人类世时代的快速城市化会改变城市绿地土壤理化性质、输入新兴污染物、加剧微生物生态系统潜在风险、改变微生物群落多样性及生态系统功能多样性,深远地影响了城市绿地的生态系统服务功能。本文综述了城市绿地微生物的特征,以及城市化进程对城市绿地微生物组(包括土壤、植物叶际和空气)、抗生素抗性基因、病原微生物和稀有物种群落的影响。与自然微生物相比,城市绿地微生物普遍具有较高的异质性,受人类活动影响大。同时,抗生素抗性基因水平以及人类致病菌数量则显著增加,体现了城市化对城市绿地生态系统健康和功能的扰动。今后研究中应更加关注城市化对于城市绿地微生物的影响,为其对人群健康影响风险评价提供可靠理论支持。

    • 非洲猪瘟病毒的非必需基因:真的可有可无吗?

      2021, 61(12):3903-3917. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210161

      摘要 (78) HTML (604) PDF 443.50 K (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:非洲猪瘟(African swine fever,ASF)是由非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)引起的一种出血性、致死性的猪烈性传染病。ASF在全球广泛传播,给养猪业造成重大的经济损失。ASFV基因组庞大,可编码150多种蛋白,一些非必需基因编码的蛋白与调控病毒毒力、复制和免疫逃逸等相关。通过删除ASFV毒力相关的非必需基因所构建的减毒株是当前比较有前景的疫苗,然而其安全性有待提高。系统地鉴定ASFV非必需基因及其功能,不仅有助于ASF基因缺失疫苗的研发,也有益于ASFV致病机制研究。本文对目前已鉴定的ASFV非必需基因及其功能研究进行了总结分析,着重讨论了影响ASFV毒力、调控病毒复制、参与免疫逃逸的非必需基因及其编码蛋白的功能,旨在加深对ASFV病原学的认识,为新的ASFV非必需基因的鉴定和功能研究提供参考。

    • 整合子系统介导沙门菌耐药性的研究进展

      2021, 61(12):3918-3927. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210203

      摘要 (88) HTML (147) PDF 463.95 K (122) 评论 (0) 收藏

      摘要:沙门菌(Salmonella spp.)是公共卫生学上具有重要意义的人畜共患病病原菌。人、畜感染沙门菌后会引起伤寒、副伤寒、胃肠炎、败血症和肠外局灶性感染等疾病。抗生素是治疗沙门菌严重感染的有效手段,随着临床和畜牧业中抗生素的大量使用,使得沙门菌的耐药情况日益严重。整合子是普遍存在于细菌中的一种可移动基因元件,可有效捕获外源基因确保其表达,并复合于转座子、质粒等,使多种耐药基因在细菌种内或者种间进行传播。在过去的二十年中,随着新基因盒和复杂整合子的不断出现,导致整合子系统迅速进化。整合子在沙门菌耐药性传播过程中具有非常重要的作用,因此,本文对整合子系统的分子结构、分类、作用机制,以及沙门菌中存在的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类整合子介导的耐药性及现有检测方法的研究进展进行综述,以期为沙门菌耐药性研究提供参考。

    • 猪链球菌分子流行病学研究方法

      2021, 61(12):3928-3936. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210278

      摘要 (70) HTML (160) PDF 262.20 K (117) 评论 (0) 收藏

      摘要:猪链球菌(Streptococcus suis)是猪重要的细菌性病原,它可以导致猪的脑膜炎、败血症和关节炎等症状,给养猪业带来严重经济损失;同时该菌还可感染人,是一种人畜共患病原菌。应用分子流行病学方法,阐明猪链球菌病的流行病学特征,明确其毒力分型、时空分布、传播途径、传染源,确定传播的遗传决定因素等,将有助于猪链球菌病的防控。目前常用的分子流行病学方法主要有多位点序列分型、脉冲场凝胶电泳、全基因组测序和基于PCR的方法等。本文介绍了上述方法的原理以及在猪链球菌流行病学中的应用,并分析这几种方法的优缺点,从而为更好地揭示猪链球菌流行病学特征、制定猪链球菌病的防控策略提供参考。

    • >研究报告
    • VPA1500基因缺失对副溶血弧菌生物学特性和致病性的影响

      2021, 61(12):3937-3951. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210096

      摘要 (110) HTML (174) PDF 783.59 K (130) 评论 (0) 收藏

      摘要:Ⅵ型分泌系统(T6SS)是细菌的一种毒力因子分泌系统,通过分泌蛋白参与调控细菌的环境适应性和毒力。副溶血弧菌具有两个T6SS系统(T6SS1和T6SS2)。[目的] 前期通过差异蛋白质组学技术筛选到副溶血弧菌T6SS1相关的分泌蛋白,本文选择其中的VPA1500为研究对象,研究其基因缺失对副溶血弧菌的生物学特性及致病性的影响。[方法] 利用同源重组技术构建缺失株ΔVPA1500和互补株CΔVPA1500;分析各菌株生长特性、在体外的细菌竞争能力、运动性、细菌鞭毛相关基因的转录水平及生物被膜形成能力的差异,比较各菌株对细胞毒性、小鼠毒力、动物组织载菌量以及组织病理学变化的影响。[结果] 与野生株相比,VPA1500基因缺失后不影响细菌的生长能力、生物被膜形成能力和群集运动,然而ΔVPA1500的浮泳运动能力显著下降;进一步通过透射电镜观察和实时定量PCR检测发现,VPA1500缺失影响副溶血弧菌鞭毛的形成;细菌竞争实验显示缺失VPA1500基因降低了副溶血弧菌野生株体外对大肠杆菌的杀伤能力;ΔVPA1500对细胞毒性、小鼠毒力以及在动物组织的定殖能力均显著低于野生株,互补株毒力基本恢复至野生株水平;组织病理学结果进一步表明,缺失VPA1500基因能够降低副溶血弧菌对小鼠组织的损伤。[结论] VPA1500参与副溶血弧菌的体外细菌竞争能力、浮游运动能力和致病性。

    • 鲍曼不动杆菌携带前噬菌体的生物信息学分析

      2021, 61(12):3952-3964. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210098

      摘要 (131) HTML (248) PDF 892.57 K (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 预测并分析82株全基因组测序的鲍曼不动杆菌前噬菌体的携带情况,鉴定前噬菌体编码的抗生素耐药基因和毒力因子。[方法] 利用PHASTER (Phage Search Tool Enhanced Release)软件预测鲍曼不动杆菌携带的前噬菌体,采用CARD (The Comprehensive Antibiotic Research Database)和VFDB (Virulence Factors Database)在线分析软件预测前噬菌体编码的抗生素耐药基因和毒力因子。[结果] 预测到472条鲍曼不动杆菌前噬菌体,其中完整型前噬菌体201条,疑似型前噬菌体91条,缺陷型前噬菌体180条。平均每株鲍曼不动杆菌基因组中可携带至少2条完整型前噬菌体。每株鲍曼不动杆菌所携带的全部前噬菌体占其基因组比例约为4%-6%。29条前噬菌体携带77个耐药基因,耐药表型共有14种,分别来自15个不同的家族,涵盖6种抗生素耐药的作用机制。132条前噬菌体编码毒力基因,归类为38种毒力基因和34种毒力因子。不同类型的前噬菌体普遍携带1-2种毒力因子,少数前噬菌体携带3种及以上毒力因子。分析毒力因子可能的宿主来源构成比发现,除鲍曼不动杆菌外,脑膜炎奈瑟菌、痢疾志贺氏菌、嗜肺军团菌及其亚种等也有较高的结构比例,是可能的宿主来源。[结论] 鲍曼不动杆菌普遍携带前噬菌体,但前噬菌体基因在鲍曼不动杆菌基因组中所占比例不高。部分前噬菌体携带抗生素耐药基因,以氨基糖苷类、磺胺类及β-内酰胺类耐药为主。约30%的前噬菌体携带毒力基因。前噬菌体可能在鲍曼不动杆菌抗生素耐药性的获得、传播及致病性演变中发挥重要作用。

    • Illumina高通量测序揭示艾比湖湿地6种盐生植物根际土壤真菌群落组成及多样性

      2021, 61(12):3965-3976. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210106

      摘要 (134) HTML (248) PDF 440.56 K (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 通过研究新疆艾比湖湿地不同盐生植物根际土壤真菌的多样性和群落结构,为艾比湖湿地退化恢复工作和真菌深入研究提供理论支持。[方法] 利用高通量测序技术对真菌扩增子ITS1区进行测定,从而分析艾比湖湿地6种盐生植物根际土壤真菌群落多样性,并结合相关土壤理化因子分析环境与真菌群落多样性和丰富度的关联。[结果] 艾比湖湿地6种盐生植物根际土壤真菌群落多样性及丰富度存在差异,碱蓬根际土壤真菌多样性最高,芦苇根际土壤真菌群落丰富度最高。真菌群落组成分析表明,土壤样品中真菌菌落主要隶属于子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),其中子囊菌门为主要优势菌门;链格孢霉属(Alternaria)是6种植物共有的优势菌属,但是其在不同植物之间的丰度存在差异,在戟叶鹅绒藤中的丰度最高,在准噶尔大戟中的丰度最低。pH与真菌多样性呈显著负相关,全磷(TP)与真菌群落丰富度呈显著正相关,pH、电导率(EC)和有机质(OM)对优势菌属的影响最大。[结论] 艾比湖湿地6种盐生植物根际土壤真菌群落组成及多样性具有显著差异,碱蓬和芦苇根际土壤真菌的多样性和丰度高于其他植物,子囊菌门和链格孢霉属是艾比湖湿地的主要土壤真菌门属。研究结果可为艾比湖湿地的生态修复提供理论指导。

    • 奥利万星中间体A82846B产生菌拟孢囊菌CCTCC M2020063全基因组序列分析与mbtH类基因的验证

      2021, 61(12):3977-3990. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210112

      摘要 (83) HTML (115) PDF 1.09 M (114) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析荒漠拟孢囊菌CCTCC M2020063中A82846B合成的代谢途径和关键基因。[方法] 使用Illumina二代测序和PacBio三代测序技术对荒漠拟孢囊菌CCTCC M2020063进行全基因组测序,利用Glimmer预测编码序列,使用HPLC和LCMS鉴定次级代谢产物,使用antiSMASH 5.0软件预测次级代谢产物合成基因簇。利用Geneious软件对A82846B合成相关基因进行分析,对其中的mbtH类基因着重分析。[结果] 本实验菌株鉴定为荒漠拟孢囊菌(Kibdelosporangium aridum),基因组中有一条线性染色体,无质粒,序列全长12475688 bp,GC含量为66.27%,有11900个开放阅读框,共有47个基因簇。该菌株具有合成A82846B的能力,且生物合成相关基因位于Cluster32,包含33个基因,mbtH类基因gene07864的过表达促进A82846的合成,提升了26.42%,卤化酶基因为gene07859,与万古霉素、巴利霉素的卤化酶相似度较高。[结论] 本研究对荒漠拟孢囊菌CCTCC M2020063进行了基因组序列分析,获得了A82846B生物合成相关的功能基因信息,为A82846B的代谢途径和工程改造提供了强有力的基础。

    • 珠江口沉积物来源链霉菌SCSIO 40020中bafilomycins的鉴定及其生物合成基因簇的异源表达

      2021, 61(12):3991-4005. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210121

      摘要 (114) HTML (145) PDF 789.28 K (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 从珠江口沉积物来源的菌株SCSIO 40020中分离bafilomycins,并对其生物合成基因簇进行克隆和异源表达研究。[方法] 通过分析菌株SCSIO 40020的16S rRNA基因序列并构建系统发育树以鉴定菌种,以柱层析法和制备色谱法对次级代谢产物进行分离纯化,借助波谱学手段完成单体化合物的结构鉴定,采用生物信息学分析定位bafilomycins的生物合成基因簇,通过筛选菌株SCSIO 40020基因组的细菌人工染色体文库和接合转移将bafilomycins生物合成基因簇导入3种链霉菌进行异源表达,利用高效液相色谱检测异源表达菌株的发酵产物。[结果] 菌株SCSIO 40020被鉴定为链霉菌属菌株,从其发酵产物中分离鉴定了2个单体化合物bafilomycins A1和D。克隆了链霉菌SCSIO 40020中bafilomycins的生物合成基因簇并推导了其生物合成途径,在3种链霉菌中表达产生了bafilomycins。[结论] 从珠江口环境中获得了一株产生bafilomycins的链霉菌SCSIO 40020,成功建立了该菌株次级代谢产物生物合成基因簇的异源表达体系,并首次在链霉菌Streptomyces lividans SBT18、Streptomyces coelicolor M1154和Streptomyces albus J1074中进行了表达,获得了bafilomycins,为后续bafilomycins结构类似物的生产和链霉菌SCSIO 40020中新结构活性化合物的挖掘奠定了基础。

    • 不同栽培方式的铁皮石斛根、茎中内生细菌多样性及其抑菌活性研究

      2021, 61(12):4006-4025. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210131

      摘要 (131) HTML (201) PDF 1.21 M (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析树干仿生栽培和大棚种植的铁皮石斛根、茎中内生细菌的组成与分布,并挖掘潜在的微生物资源及功能。[方法] 利用Illumina MiSeq高通量测序技术,对不同栽培方式铁皮石斛根、茎中免培养内生细菌丰富度及多样性进行比较分析;通过传统的内生菌分离法以及16S rRNA基因测序技术对可培养内生细菌进行分离鉴定;采用滤纸片法筛选拮抗石斛病原菌的内生菌株。[结果] 高通量测序分析中内生细菌以Pseudomonas (30.52%)为主,其次是Mycobacterium (10.22%)以及Brachybacterium (8.32%),树干仿生栽培石斛内生细菌组成丰富度及多样性高于大棚种植,石斛根中内生细菌组成丰富度及多样性高于石斛茎。可培养内生细菌中Bacillus (18.37%)所占比例最高,其次是Curtobacterium (8.16%),同时筛选得到8株具有抑制石斛病原菌活性的菌株。[结论] 铁皮石斛中蕴含着丰富的内生细菌资源,菌群组成和分布受其不同栽培方式和组织部位的影响。此外,筛选得到8株具有抑制病原菌活性的菌株,表明铁皮石斛内生细菌代谢产物具有抗菌活性。本试验对铁皮石斛内生细菌多样性及其抑菌活性的分析研究,为石斛内生微生物资源的后续深度挖掘以及利用提供了内生细菌资源。

    • 酿酒酵母表达和纯化功能性的铁载体合成蛋白PchE

      2021, 61(12):4026-4037. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210137

      摘要 (105) HTML (347) PDF 507.30 K (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 利用酿酒酵母表达系统,通过乙醇脱氢酶启动子异源表达细菌源的铁载体合成蛋白PchE,并与来源于枯草芽孢杆菌的泛酰化酶Sfp同宿主共表达,探索真核表达体系表达具有生化活性的细菌源蛋白。[方法] 从大肠杆菌BAP 1染色体上扩增sfp基因,将pchE基因及串联的pchEsfp基因分别构建到酵母-大肠杆菌穿梭质粒pXW55中,各自转化酿酒酵母BJ5464-npgA表达,经过亲和层析和离子交换层析纯化蛋白,利用HPLC检测细菌源与酵母源表达的PchE在体外重构生化反应中的催化活性。[结果] 利用酿酒酵母表达系统可以获得高纯度的原核蛋白PchE。真菌源的泛酰化基因NpgA和细菌源的Sfp,均可泛酰化修饰PchE,合成中间产物HPT-Cys。[结论] 在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae BJ5464-npgA表达系统中,首次证明真菌源的泛酰化基因NpgA和细菌源的Sfp,均可泛酰化修饰细菌源的非核糖体肽合酶。比较酵母和细菌宿主的目标蛋白表达,证明酵母表达的巨大蛋白PchE的纯度更高,非特异性条带减少,推测酵母宿主可能更适合表达纯化功能性的巨型蛋白质。

    • 全基因组测序技术对沙门氏菌血清型和耐药性的预测能力分析

      2021, 61(12):4038-4047. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210140

      摘要 (109) HTML (283) PDF 302.28 K (202) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 评价全基因组测序技术在沙门氏菌血清型和耐药性检测方面的应用能力。[方法] 对我国1950-2015年分离的290株鸡源沙门氏菌用常规检测方法进行了血清分型和药敏试验;提取全基因组进行测序,应用SeqSero和ResFinder数据库分析沙门氏菌的血清型和耐药性;对用常规检测方法和全基因组测序分析方法得到的血清型和耐药性结果进行比较,分析两种方法所得结果的符合性情况。[结果] 沙门氏菌的主要血清型为肠炎和鸡白痢(≥84.5%),常规检测方法和全基因组测序分析方法在沙门氏菌血清分型方面的总体符合率为97.6%。对11种抗菌药物的最小抑菌浓度(MIC)检测结果显示,沙门氏菌对磺胺异噁唑(39.3%)、氨苄西林(39.0%)和粘菌素(39.0%)的耐药率较高,对其他抗菌药物的耐药率较低。全基因组测序分析能够100%预测美罗培南、氟苯尼考、阿奇霉素和阿莫西林/克拉维酸的耐药性,而且对恩诺沙星、四环素、复方新诺明、氨苄西林、头孢噻呋、磺胺异噁唑的预测符合率均超过95.0%。[结论] 本研究结果表明,全基因组测序技术对沙门氏菌的血清分型和耐药性的预测具有较高的准确性和敏感性,是分析沙门氏菌血清型和耐药性的有效工具,具备良好的应用前景。

    • 茎瘤固氮根瘤菌ORS571中motA基因的功能分析

      2021, 61(12):4048-4058. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210157

      摘要 (85) HTML (179) PDF 517.09 K (125) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] MotA是细菌的鞭毛马达蛋白,是跨膜质子通道的重要组成结构之一,在调控鞭毛运动中具有至关重要的作用。本研究探究了Azorhizobium caulinodans ORS571中鞭毛马达基因motA对菌株表型和植物互作的影响。[方法] 通过同源重组原理和三亲接合转移方法构建突变菌株∆motA,测定野生型与突变体在菌体生长、运动、固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力的差异。[结果] 与野生型相比,突变体菌体生长没有明显差异,但其运动能力完全丧失,固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力减弱。[结论] MotA鞭毛马达蛋白对A.caulinodans ORS571的运动、固氮、胞外多糖合成、生物膜形成及根系定殖能力均有调控作用。

    • 嗜水气单胞菌ntrC调控的生理功能及其机制研究

      2021, 61(12):4059-4069. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210159

      摘要 (81) HTML (186) PDF 666.77 K (125) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] NtrC是一种与DNA结合的转录调控因子,在激活氮同化基因的转录和维持氮源供应中具有重要作用,本研究拟探究其对嗜水气单胞菌生理功能的影响及其作用机理。[方法] 本研究采用同源重组方法构建了嗜水气单胞菌ATCC 7966 ntrC的缺失株,并以野生株为对照,对缺失株的生理表型进行测定和分析,利用定量蛋白质组学技术比较野生株和ntrC缺失株的蛋白表达差异。[结果] 发现敲除ntrC基因后,嗜水气单胞菌在缺氮、渗透压、重金属离子、氧化以及不同抗生素胁迫下的耐受性都发生显著变化,且这些表型在其补救菌株中均能得到恢复。定量蛋白质组学分析发现,野生株和ntrC缺失株的差异表达蛋白可能参与氨基酸生物合成、抗坏血酸和醛糖酸盐等代谢通路的调控。[结论] 本研究阐明了ntrC在嗜水气单胞菌中的重要作用及其对细菌生物学功能的影响,探讨了ntrC直接或间接调控的蛋白与生理表型之间的联系,研究结果可为未来水产致病菌的防治提供理论支持。

    • 嗜热古菌Sulfolobus acidocaldarius核酸内切酶V的重组表达与酶学特征

      2021, 61(12):4070-4085. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210167

      摘要 (78) HTML (138) PDF 851.20 K (131) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 表达纯化嗜酸嗜热硫化叶菌(Sulfolobus acidocaldarius)的核酸内切酶V (Saci_0544),对其核酸内切酶活性及酶学特征进行探究。[方法] 将Sulfolobus acidocaldarius核酸内切酶V (SacEndoV)在大肠杆菌中进行重组表达,经亲和层析纯化得到目标蛋白;利用带有不同类型损伤的寡核苷酸作为底物,结合变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,鉴定SacEndoV对相应损伤寡核苷酸底物的剪切活性。[结果] SacEndoV特异性剪切含脱氧肌苷(Deoxyinosine)的损伤DNA底物,明显偏好单链DNA底物。SacEndoV在70-95℃温度范围内酶活性高,酶活性依赖于二价金属离子,Mg2+为最佳辅助离子,其最佳反应pH为7.5-8.0,高于200 mmol/L的NaCl会明显抑制其剪切活性。损伤DNA中脱氧肌苷3'端相邻的脱氧核糖核苷酸的结构完整性对于SacEndoV识别并剪切相应底物具有重要影响,脱氧肌苷3'端无碱基位点的存在使得SacEndoV不能够切断损伤DNA。此外,经测定SacEndoV对于含肌苷的损伤RNA底物具有剪切活性。[结论] 本研究证实SacEndoV是一种典型的核酸内切酶V,对含脱氧肌苷的损伤DNA具有特异性的内切酶活性,推测其在Sulfolobus acidocaldarius体内参与脱氧肌苷的切除修复。

    • 缓解花生连作障碍的根际促生菌分离及功能鉴定

      2021, 61(12):4086-4096. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210175

      摘要 (122) HTML (273) PDF 435.94 K (187) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 长期连作障碍严重降低花生生产的产量及品质,根际促生菌可有效降解土壤中自毒化感物质、抑制植物病原菌生长及促进植物生长,从而有效缓解连作障碍问题。筛选优化具有缓解花生连作障碍能力的多功能根际益生微生物,验证其益生作用能力,为根际促生菌株在连作障碍中的应用提供理论依据及技术支持。[方法] 采集连作12年地块花生根际土壤,利用以酚酸为唯一碳源的筛选培养基获得具有酚酸自毒化感物质降解及利用能力的根际促生菌,通过16S rRNA基因测序进行系统发育分析,确定根际促生菌菌株的分类地位,并验证其对植物病原菌生长抑制能力及解磷、解钾、产植物激素吲哚乙酸能力。[结果] 从连作12年的花生发病土壤中获得7株可高效降解酚酸类自毒物质且降解底物多样的根际微生物菌株,经16S rRNA测序比对分别为克雷伯氏菌B02 (Klebsiella sp.B02)、克雷伯氏菌B07 (Klebsiella sp.B07)、克雷伯氏菌B15 (Klebsiella sp.B15)、芽孢杆菌B28 (Bacillus sp.B28)、不动杆菌P09 (Acinetobacter sp.P09)、布鲁氏杆菌VA05 (Brucella sp.VA05)、芽孢杆菌CA04 (Bacillus sp.CA04)。促生实验表明,7株高效降解菌株均可以合成吲哚乙酸,3株具有固氮能力,4株菌具有解有机磷及无机磷的能力,2株菌具有解钾的能力。拮抗实验表明,2株菌可以抑制多种植物病原菌的生长,均为芽孢杆菌属。选取Bacillus sp.B28初步验证对花生种子萌发及幼苗生长的影响,结果表明根际促生菌可显著缓解酚酸对花生种子发芽的抑制,并明显促进花生幼苗的生长。[结论] 获得多株具有降解酚酸类自毒化感物质、抑制植物病原菌生长及促进植物生长的多功能花生根际促生菌,更好地为根际促生菌在连作障碍治理中的有效应用提供菌株及技术支持。

    • 新型甲氧苄啶耐药二氢叶酸还原酶DfrB7的生化分析与宿主菌耐药机制研究

      2021, 61(12):4097-4105. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210179

      摘要 (71) HTML (186) PDF 537.15 K (114) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分析新型甲氧苄啶获得性耐药蛋白DfrB7的生化性质,探究其与B家族代表性的二氢叶酸还原酶(DHFR)对甲氧苄啶获得性耐药的生化基础。[方法] 构建系统进化树分析B家族DHFRs与新型DfrB7的进化关系。将dfr基因分别构建到pACYC184和pET15b(+)载体并转化到相应大肠杆菌中。使用微量肉汤稀释法确定克隆菌株对甲氧苄啶的耐药性。测定DHFRs使用NADPH作为质子供体催化二氢叶酸还原的酶活反应参数。通过等温滴定量热法测定甲氧苄啶的解离常数。[结果] 克隆到大肠杆菌中的新型dfrB7基因表现出对甲氧苄啶的高耐药表型。系统进化树确定了dfrB7编码B家族的DHFRs。检测并比较DfrB7和代表性DHFRs的酶活性质、抑制剂的亲和力,与染色体上DHFR相比,DfrB7与DfrB1均表现出显著降低的催化活性,通过生化实验证实B家族二氢叶酸还原酶对甲氧苄啶结合力极差。[结论] 新型dfrB7基因编码的DfrB7具有B家族二氢叶酸还原酶的普遍特征。B家族二氢叶酸还原酶赋予宿主菌对甲氧苄啶的获得性耐药与该酶对甲氧苄啶的低亲和力有关。

    • 不同营养方式真菌中分泌蛋白数量及其功能对比研究

      2021, 61(12):4106-4117. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210199

      摘要 (97) HTML (335) PDF 842.89 K (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 分泌蛋白在植物病原真菌致病过程中发挥着重要的作用,前人多以单种菌株分泌蛋白预测分析,尚未见多种类型真菌中分泌蛋白的预测及对比研究报道。[方法] 本研究基于多种不同营养方式真菌的全基因组序列,根据分泌蛋白所具有的基本特征,采用在线分析程序(主要包括SignalP v5.0、ProtComp v9.0等)对模式生物、死体营养型真菌、半活体营养型真菌及活体营养型真菌共19种菌株的分泌蛋白开展预测及功能分析。[结果] 在上述真菌约13万条蛋白序列中,分泌蛋白所占比例为0.74%-4.83%,其中,活体营养型真菌所具有的分泌蛋白数量占比最高,平均为3.51%,而死体营养型真菌和模式生物平均比例最低,平均为1.36%。同时,活体营养型真菌具有的功能种类最多,为433种,其次为半活体营养型真菌,为266种,而模式生物具有的功能种类最少,为100种,其中,功能为假设蛋白和非特征蛋白的蛋白数量最多。[结论] 该研究为深入解析分泌蛋白在实现不同营养方式真菌的致病机制方面提供理论依据。

    • 桂林罗汉肚洞细菌群落的环境驱动机制及群落构建过程

      2021, 61(12):4118-4136. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210328

      摘要 (97) HTML (226) PDF 948.29 K (153) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 洞穴被认为是黑暗、寡营养的极端环境,是研究深地生物圈的天然实验室。洞穴内部小生境丰富,不同洞穴水文条件和环境因子等差异大,尽管微生物群落在不同的洞穴中均显示出较强的生境特异性,但对不同相态(固相和液相)环境样本中微生物群落的环境驱动机制以及群落构建的生态学过程的认识却十分薄弱。为了回答上述科学问题。[方法] 本文选择了桂林地区典型的喀斯特洞穴罗汉肚洞,针对洞穴中不同生境(岩壁、沉积物、水潭积水、滴水和地下河河水)进行系统采样以及16S rRNA扩增子的高通量测序分析和理化参数的测试。[结果] 结果表明洞穴中不同生境微生物群落结构具有显著的生境特异性。岩壁样品以放线菌门(Actinobacteria)为优势类群,沉积物中的优势类群则为酸杆菌门(Acidobacteria),所有水样微生物群落均以g-变形菌纲(Gammaproteobacteria)为主。温度、风化指数以及SO42-浓度显著影响罗汉肚岩壁和沉积物等固相样本中微生物的群落结构,其中USCg和假单胞菌属(Pseudomonas)与温度呈正相关,假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)、土壤红色杆形菌(Solirubrobacter)和芽单胞菌属(Gemmatimonas)则与温度显著负相关。而滴水、水潭积水以及地下河河水等液相样本中微生物群落则与电导率(EC)和溶解氧(DO)的含量显著相关。细菌群落的共生网络具有明显的模块性,不同微生物类群间以正相关的合作关系为主,以共同抵抗洞穴中的极端条件。固相样本中群落构建确定性过程(48.75%)与随机性过程(51.25%)的贡献基本相等,但液相样本中微生物的群落构建则以随机过程占主导(64.76%)。[结论] 本研究结果首次揭示了洞穴微生物在不同相态样品中微生物群落的分布规律以及环境驱动机制、网络互作方式以及群落构建等生态学过程的差异,为深刻认识洞穴这一深地生物圈的微生物空间分布特征及微生物与环境之间以及不同微生物类群之间的相互作用提供了新的视角。

    • 关键酶基因转录水平对重组大肠杆菌合成NAD+的影响

      2021, 61(12):4137-4148. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210608

      摘要 (97) HTML (139) PDF 661.95 K (152) 评论 (0) 收藏

      摘要:[目的] 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide)是生物体内一种重要的辅因子,其细胞内含量对于NAD+依赖型氧化还原反应和有关生化合成代谢具有重要意义。为强化辅因子合成,本文通过不同诱导条件下关键酶基因转录水平与产物合成水平的相关性分析,利用增加正向关键酶基因拷贝数策略提高胞内氧化型辅酶NAD+的浓度。[方法] 以实验室前期构建的大肠杆菌NA016为出发菌株,分别从诱导温度、诱导剂浓度、诱导时机三个方面进行了诱导条件的优化,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术对代谢改造中的有关过表达基因进行了转录水平分析,确定了NAD+含量与这些过表达基因转录水平之间的相关性,增加对NAD+合成代谢具有正向作用的基因拷贝数以进一步提高胞内NAD+水平。[结果] 通过诱导条件优化实验确定菌株NA016的最适诱导温度,在诱导时机为OD600达到0.6时加入0.8 mmol/L的IPTG可使胞内NAD+含量提高35.37%;转录水平方面分析发现基因nadEpncB的表达对NAD+的合成具有正向调节作用。进一步增加菌株NA016中关键酶基因nadEpncB的拷贝数可使辅酶含量再次提高22.46%,最高可达41.66μmol/g DCW。[结论] 优化诱导条件和增加关键酶基因拷贝数可以提高氧化型辅酶NAD+的含量,这为促进大肠杆菌胞内NAD+合成的研究提供借鉴意义。

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