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微生物学报

  • 2022年第3期文章目次
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    • >封面
    • 封面

      2022, 62(3):0-0.

      摘要 (142) HTML (46) PDF 24.27 M (332) 评论 (0) 收藏

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      2022, 62(3):0-0.

      摘要 (116) HTML (64) PDF 1.22 M (115) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >序言
    • 益生菌与健康专题序言

      2022, 62(3):771-773. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20212000

      摘要 (229) HTML (146) PDF 3.95 M (316) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >益生菌与健康
    • 复合益生菌制剂缓解cuprizone诱导的小鼠神经脱髓鞘

      2022, 62(3):774-784. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210457

      摘要 (240) HTML (214) PDF 15.89 M (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探索复合益生菌制剂对双环己酮草酰二腙(cuprizone,CPZ)诱导的小鼠脑内神经脱髓鞘的作用。【方法】将27只小鼠随机分为正常组(NC)、模型组(CPZ)和益生菌处理组(probiotics)。NC组小鼠正常饲喂,CPZ组和probiotics组小鼠饲喂含0.2% CPZ的饲料且每天分别灌饲0.2 mL生理盐水及同体积(75亿菌落形成单位活菌)的复合益生菌制剂,6周后处死小鼠。通过快蓝染色(LFB)观察小鼠脑内神经髓鞘的完整性;苏木素-伊红染色(HE)、阿利新蓝染色及免疫荧光染色分别评估回肠及结肠组织病理学改变、黏蛋白的表达及紧密连接蛋白ZO-1、occludin的表达;ELISA检测脑组织匀浆脂多糖LPS水平;Western blotting检测脑组织TLR4/NF-κB信号通路的蛋白表达。【结果】与CPZ组相比,复合益生菌制剂干预后,发生在CPZ组小鼠大脑胼胝体内的神经脱髓鞘明显减少;回肠绒毛排列整齐致密,结肠腺体增多,炎细胞浸润减少,黏蛋白及紧密连接蛋白表达均增加;脑组织LPS水平显著降低,TLR4、NF-κB及P-IκB/IκB蛋白表达量下降。【结论】复合益生菌制剂可能通过降低肠壁通透性缓解CPZ诱导的小鼠中枢神经系统脱髓鞘。

    • 葛仙米多糖对高脂小鼠血脂和肠道微生物的影响

      2022, 62(3):785-796. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210488

      摘要 (189) HTML (294) PDF 3.72 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究葛仙米多糖对高脂饲料喂养小鼠血脂和肠道微生物的影响。【方法】将健康的8周龄雄性小鼠分成5组,每组10只:正常组C57/6CNC小鼠(N:灌胃生理盐水,喂饲标准饲料),对照组ApoE-/-小鼠(C:灌胃生理盐水,喂饲标准饲料),模型组ApoE-/-小鼠(M:灌胃生理盐水,喂饲高脂高胆固醇饲料),葛仙米多糖低剂量组ApoE-/-小鼠(L:灌胃葛仙米多糖0.4 g/kg BW,喂饲高脂高胆固醇饲料)以及葛仙米多糖高剂量组ApoE-/-小鼠(H:灌胃葛仙米多糖0.8 g/kg BW,喂饲高脂高胆固醇饲料)。试验为期22周。试验结束后,采集血清、肝脏和结肠组织、盲肠内容物样本利用生化分析仪测定血脂含量,HE染色观察组织结构,油红O染色观测肝脏脂肪沉积程度,16S rRNA基因高通量测序和生物信息处理技术分析盲肠内容物中肠道菌群的多样性和组成结构。【结果】葛仙米多糖降低了高脂高胆固醇饲料喂养小鼠的血脂,减少了肝脏组织的脂肪沉积,改善了肠道微生物的多样性和丰富度。【结论】膳食给予葛仙米多糖可改善高脂小鼠的脂代谢,调节肠道微生态平衡。

    • 嗜酸乳杆菌La28和植物乳杆菌LP45对过敏小鼠的干预作用

      2022, 62(3):797-805. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210483

      摘要 (129) HTML (147) PDF 6.87 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究嗜酸乳杆菌La28和植物乳杆菌LP45对特应性皮炎和过敏性哮喘小鼠的干预作用,解析其在相关免疫调节上的菌株特异性差异。【方法】对特应性皮炎研究中将40只小鼠随机分为对照组、模型组、La28组和LP45组,除对照组外的其他三组采用2,4-二硝基氟苯诱导耳肿胀和皮炎模型,La28组和LP45组每天灌胃5×108 CFU/mL相应菌粉溶液持续3周,测定各组耳肿胀率并进行皮损症状评分,观察皮肤组织的病理变化,检测皮肤组织中IL-4和IL-13含量。过敏性哮喘研究中除对照组外的其他3组采用卵清蛋白和氢氧化铝佐剂诱导哮喘模型,La28组和LP45组每天灌胃5×108 CFU/mL相应菌粉溶液持续4周,评价各组受试小鼠哮喘症状,观察肺组织病理变化,检测肺组织中IL-4、IL-13和IL-17含量。【结果】La28和LP45可显著降低特应性皮炎小鼠耳肿胀和皮肤损伤,并显著降低IL-4的分泌;对IL-13分泌水平呈下降趋势但与模型组没有显著差异。La28和LP45可缓解小鼠的哮喘症状,LP45可减轻肺组织的病理损伤,减少炎症细胞浸润,肺组织中IL-4、IL-13和IL-17含量显著降低;La28对IL-13分泌量显著降低,IL-4和IL-17分泌水平呈下降趋势但差异不显著。【结论】2株乳酸杆菌尤其是植物乳杆菌LP45,可特异性地调节小鼠的免疫机能和改善组织损伤,从而发挥对特应性皮炎和哮喘的缓解作用。

    • 益生菌-水凝胶递送系统的研究进展及应用潜力

      2022, 62(3):806-823. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210487

      摘要 (123) HTML (164) PDF 11.51 M (481) 评论 (0) 收藏

      摘要:益生菌是能够改善人体胃肠道、皮肤、阴道和口腔四大微生态系统的微生物群,常借由递送系统到达靶点以用于预防和治疗目的。水凝胶是最常见的递送系统载体,最近的研究针对水凝胶材料的改良主要可分为基质结构、填充物和外部涂层3个方面,新型水凝胶能够更好地帮助益生菌适应加工、储存环境及人体内微环境。人体不同微环境下益生菌对递送载体具有不同需求。口腔微环境的独特特性会成为益生菌定殖的新挑战,而水凝胶恰好能解决这些问题。水凝胶的应用必将加速口腔益生菌在临床研究和药物研发上的进程。

    • 弱后酸化瑞士乳杆菌的筛选及发酵特性研究

      2022, 62(3):824-835. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210515

      摘要 (132) HTML (101) PDF 3.38 M (136) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】在大健康背景下,发酵乳凭借其优良的营养和保健功能备受青睐。后酸化是发酵乳在贮存、运输和销售等过程中活性乳酸菌继续代谢产酸导致的,严重影响产品的感官品质,降低菌株的存活率。本文通过筛选弱后酸化的瑞士乳杆菌,改善发酵乳的后酸化问题。【方法】本研究以瑞士乳杆菌L551为出发菌株,硫酸新霉素为筛选压力,筛选弱后酸化的瑞士乳杆菌。以鲜牛奶为基料,比较弱后酸化菌株与原始菌株发酵特性之间的差异。【结果】筛选得到了弱后酸化瑞士乳杆菌L551-1,其发酵过程产酸变慢,42℃发酵7-8 h产酸速度为9 °T/h,较原始菌株(19 °T/h)降低53%;42℃发酵24 h酸度为155 °T,较原始菌株(259 °T)降低40%;发酵乳4℃存储21 d的酸度为122 °T,较原始菌株(158 °T)降低23%。采用气相色谱-质谱联用仪(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)比较两株菌发酵乳的挥发性风味物质组成和含量,未见显著差异。【结论】通过硫酸新霉素筛选获得的弱后酸化瑞士乳杆菌L551-1可显著改善后酸化问题,这对直投式发酵剂的开发与应用具有重要意义。

    • 益生菌促进胃肠道健康的机制及应用

      2022, 62(3):836-847. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210553

      摘要 (213) HTML (236) PDF 1.52 M (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:人体胃肠道内生活着大量微生物,它们影响着宿主的健康。益生菌是一种活的微生物,对维持肠黏膜屏障功能、调节免疫功能和促进营养物质的代谢吸收等具有重要作用;对肠道菌群紊乱、功能性消化不良、肠胃炎、腹泻、便秘、肠绞痛、肠易激综合征、炎症性肠病以及幽门螺杆菌感染等胃肠道疾病具有良好的应用。本文对益生菌与胃肠道健康的影响作简要概述,为普通消费者和专业人士了解和使用益生菌及其在日常胃肠道健康方面的作用提供支持。

    • 益生菌、益生元和后生元对食物过敏的影响和作用机制

      2022, 62(3):848-857. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210614

      摘要 (102) HTML (100) PDF 731.57 K (139) 评论 (0) 收藏

      摘要:食物过敏(food allergy,FA)的发病率在近二十年来持续上升,已经严重影响患者的生活质量。生命早期接触外源性抗原少而导致的免疫耐受限制是FA的主要原因。微生物-宿主的相互作用与FA密切相关,健康的微生物菌群促进宿主在生命早期建立成熟的免疫系统,减少FA的易感性,因此,改善肠道菌群和调节机体免疫在治疗FA中至关重要。益生菌、益生元和后生元被报道可以通过改善菌群和调节机体免疫的方式,减轻FA的症状和降低FA的发病率。本文概述了益生菌、益生元和后生元对FA的治疗作用和机制,以及不同研究之间不尽相同甚至相反的结果,讨论了它们在FA预防/治疗过程中的有效性和安全性,并对它们的应用前景进行了展望。

    • 益生菌产生的细菌素及其功能机制

      2022, 62(3):858-868. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210616

      摘要 (131) HTML (242) PDF 719.06 K (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:细菌素是细菌核糖体合成的具有抑菌活性的小肽。细菌素的产生是益生菌重要的益生特性,它们天然无毒,不仅对食品腐败菌和人体致病菌有很好的抑菌活性,还具有有助益生菌定殖和调节肠道菌群等益生特性。本文综述了益生菌产生的细菌素的种类、条件性合成、益生功能及其作用机理等,以期为深入认识益生菌的益生功能及其作用方式,研究开发对人体有益的细菌素及益生菌产品提供理论基础。

    • 凝结芽孢杆菌-乳果糖合生元对DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠肠道健康的影响

      2022, 62(3):869-881. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210671

      摘要 (87) HTML (89) PDF 7.94 M (135) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】旨在探究凝结芽孢杆菌-乳果糖合生元对葡聚糖硫酸钠(dextran sodium sulfate,DSS)诱导的溃疡性结肠炎小鼠临床体征、肠道形态和肠道菌群结构的影响。【方法】选取24只初始体重为(22.96±1.87)g的7周龄雄性C57/BL6小鼠,随机分为4组,每组6只,即CON组、DSS组(连续5 d饮用2.5% DSS水)、SYN-P组(合生元预防组,造模前7 d每日灌胃1次合生元)和SYN-T组(合生元治疗组,造模后7 d每日灌胃1次合生元)。适应期7 d,试验期19 d,随后实施安乐死采样。【结果】第10天DSS造模后,除CON组外其余3组小鼠体重开始下降,其中DSS组小鼠体重下降速度最快且疾病活动指数(DAI)最高;第14天停止饮用DSS后,SYN-P和SYN-T组体重逐渐恢复正常,而DSS组未能恢复。与CON组相比,DSS组小鼠结肠长度显著降低(P<0.05),单位体重的肝脏和脾脏重量显著增加(P<0.05),SYN-T组小鼠单位体重的肝脏重量显著增加(P<0.05)。组织形态学分析表明:CON组结肠绒毛高度显著高于DSS和SYN-P组(P<0.05),DSS组结肠隐窝深度显著高于其他三组(P<0.05),DSS组结肠绒毛隐窝比显著低于SYN-P和SYN-T组(P<0.05)。盲肠菌群分析表明:菌群多样性指数显著改变(ACE、Chao1、Shannon和Anova,P<0.05);门水平上,相较于DSS组,SYNP组Desulfobacterota和脱铁杆菌门(Deferribacteres)相对丰度显著下降(P<0.05),SYNT组脱铁杆菌门(Deferribacteres)相对丰度显著下降(P<0.05);属水平上,肠球菌属(Enterococcus)等13个优势菌属相对丰度发生改变。PICRUSt分析表明:相较于CON和DSS组,SYN-P和SYN-T组碳水化合物代谢KEGG通路显著上调(P<0.05);另外果糖和甘露糖代谢等11条3级代谢通路受到影响。【结论】乳果糖和凝结芽孢杆菌合生元通过预防和治疗两种方式可缓解DSS所诱导的溃疡性结肠炎小鼠相关临床症状,改善肠道组织形态,减少肠道内引发炎症反应的Desulfobacterota和脱铁杆菌门(Deferribacteres)相对丰度。

    • 益生菌对皮肤光老化的修复作用及其机制研究进展

      2022, 62(3):882-894. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210744

      摘要 (127) HTML (99) PDF 1.76 M (154) 评论 (0) 收藏

      摘要:皮肤是人体最大的器官,也是机体防御外界各种物理、化学及病原微生物侵害的重要组织。皮肤系统若出现老化,则导致其功能衰退、防御功能下降,危害机体健康。日常生活中,各类光照时刻侵害着我们的皮肤,加速其老化的速度。研究指出,光照尤其是日光中的紫外辐射可通过直接损伤DNA、产生活性氧、降解细胞外基质和诱发炎症等多种方式损伤皮肤细胞,导致皮肤功能的下降。近年来,越来越多的研究发现微生态对于皮肤健康有重要影响,而益生菌作为调节皮肤微生态平衡的手段,通过抗氧化、减少细胞外基质降解和抑制炎症因子的表达,延缓皮肤光老化。本文系统综述了皮肤光老化的机制与益生菌抵抗光老化的研究进展,进而探讨益生菌改善皮肤健康的应用模式,以期对益生菌在皮肤抗光老化应用提供参考。

    • >综述
    • 乳酸乳球菌表达系统的发展现状与前景展望

      2022, 62(3):895-905. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210341

      摘要 (125) HTML (242) PDF 1.32 M (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:乳酸乳球菌作为全球公认安全的微生物,具有多种益生作用,常被用作基因工程宿主菌。在过去的二十年中,乳酸乳球菌作为载体在递呈病毒、细菌抗原等方面得到了广泛的应用,并且在不同领域发挥着重要作用。本文以乳链菌肽控制的表达(nisin-controlled expression,NICE)系统为例,介绍了基于乳酸乳球菌的表达系统的组成、不同组分的功能特点以及该表达系统在食品、疫苗和畜牧兽医等领域的应用,总结分析了NICE系统的特点以及需要改进的地方,并对该表达系统未来的发展前景进行了展望。

    • 细菌DeoR家族转录调控因子的研究进展

      2022, 62(3):906-917. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210343

      摘要 (113) HTML (105) PDF 2.32 M (138) 评论 (0) 收藏

      摘要:细菌基因组中存在大量的转录调控家族,这些转录调控家族在细菌的生长、代谢、外界信号感知与传递等方面发挥着至关重要的作用。DeoR家族是一类广泛分布于原核生物中的转录调控因子,主要参与调控细胞中多个生理过程,包括核苷酸类代谢、糖类代谢、致病菌的毒力以及链霉菌的次级代谢等。DeoR蛋白C末端的配体结合结构域,通常能够以相关代谢途径的磷酸化中间体作为配体。本文综述了细菌中DeoR家族转录调控因子的结构特征、调控功能以及响应的配体分子,以期为深入研究DeoR家族蛋白的分子调控机制提供参考。

    • 藻菌共生处理污水的机制与应用研究进展

      2022, 62(3):918-929. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210379

      摘要 (138) HTML (265) PDF 3.20 M (135) 评论 (0) 收藏

      摘要:在污水处理领域,藻菌共生有同步脱氮、除磷效率高、排放温室气体量低、生物质可资源化回收等优势,近年来受到学者的重视。目前鲜有综述污水处理中藻类与细菌、真菌及混合藻菌间互作机制的文章。本文从藻类-细菌、藻类-真菌、混合藻-混合菌3个方面介绍藻菌共生处理污水的研究进展,重点阐述藻菌间营养物质交换、信号传导及生物絮凝3种不同互作机制,总结污水处理中常见的藻菌共生生物反应器及其应用效果,并从互作机理研究、规模化应用及生物质回收利用的角度展望了今后的研究方向。

    • 微生物硫代谢及其驱动下建立的生物生态关系

      2022, 62(3):930-948. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210416

      摘要 (127) HTML (424) PDF 1.59 M (152) 评论 (0) 收藏

      摘要:硫在环境中广泛存在,是生物细胞的主要构成元素,微生物、动物和植物的硫基础代谢途径之间存在着广泛联系。本文以微生物硫代谢为主线,全面总结了硫在3类生物中的4条主要代谢途径,并重点阐明了其共性、区别及联系。微生物参与了所有硫的主要代谢,是驱动硫生物循环的主要动力。微生物异化硫还原降低了环境中甲烷的挥发,微生物、植物实施的同化性硫还原为动物提供了大量有机硫源,而植物、动物则选择性地缺少了异化或同化硫还原;硫氧化在3种生物中普遍存在且路线相似,其中,硫转移酶对氧化产物的多样化起到了重要的调节功能;发生在植物中的硫矿化尚不太清楚,而微生物、动物的硫矿化为植物硫同化提供了新的无机硫底物。自然界中,肠道微生物和宿主动物、根际微生物与植物根、动植物腐败后微生物的矿化、环境中微生物的氧化和还原等依托硫的代谢建立的生态关系,极大程度促进了硫元素的生物地球化学循环。

    • 全基因组测序在病原菌分型与溯源中的应用研究进展

      2022, 62(3):949-967. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210418

      摘要 (187) HTML (346) PDF 3.09 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:细菌分子分型已成为监测细菌感染性疾病的暴发流行与明确病原菌传播途径的重要工具。随着全基因组测序技术的日益兴起,公共数据库中已产生大量的细菌基因组数据,迫切需要研究人员充分认识和理解该技术,并掌握多种生物信息学工具挖掘并解读测序数据。本文系统概述了全基因组测序技术与生物信息学工具在病原菌分型与溯源中的应用,并对全基因组测序技术在临床诊疗实践中存在的挑战以及未来应用前景进行了探讨。

    • >研究报告
    • 一株可高效降解羽毛的铜绿假单胞菌的分离、鉴定、产酶条件优化及其酶活研究

      2022, 62(3):968-981. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210339

      摘要 (213) HTML (131) PDF 2.82 M (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】筛选海洋环境产角蛋白酶菌株,研究其发酵条件及酶学性质,为后续开发和利用海洋微生物降解废弃羽毛提供菌种资源和理论依据。【方法】采集广西北部湾某海鸭养殖场淤泥,用酪蛋白平板初筛和角蛋白酶活复筛获得羽毛降解效果好的菌株,并进行形态学和分子生物学鉴定;利用单因素和正交试验对菌株产酶条件进行优化,最后对酶学性质及羽毛降解产物的游离氨基酸组成进行研究。【结果】筛选到1株可高效降解羽毛的菌株,经鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa Gxun-7)。最佳产酶条件为:羽毛25 g/L,Zn2+ 0.10 g/L、初始pH 8.0、发酵温度32.5℃、发酵时间48 h,酶活力达124.03 U/mL,较优化前提高了2.3倍;酶学性质分析表明,该角蛋白酶最适作用温度和pH分别为70℃和8.0,化学试剂巯基乙醇可使酶活提高6.16倍,而苯甲基磺酰氟(PMSF)使相对酶活降至15.00%,该酶耐盐性较好(20% NaCl中相对酶活为74.29%);羽毛降解产物中检测到16种氨基酸,7种为必需氨基酸,总的游离氨基酸含量高达2 329.80 mg/L,其中缬氨酸含量最高为575.89 mg/L。【结论】海洋来源的P. aeruginosa Gxun-7具有高效降解羽毛角蛋白能力,所产碱性角蛋白酶具有耐温、耐盐等特性,具有潜在的应用价值。

    • T7噬菌体转运真核表达载体入胞表达平台的构建

      2022, 62(3):982-992. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210342

      摘要 (103) HTML (104) PDF 4.48 M (114) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】构建携带锚定序列的真核表达载体,研究T7噬菌体识别、包裹和转运真核表达载体进入细胞实现蛋白表达的可行性,为DNA疫苗研发建立新的技术平台。【方法】本研究通过重叠延伸PCR方法获得候选锚定序列并插入真核表达载体;建立荧光定量PCR方法比较T7噬菌体识别、包裹真核表达载体的效率;激光共聚焦显微镜观察T7噬菌体转运真核表达载体进入细胞实现报告基因的表达。【结果】获得4条锚定序列(AS1-4)并成功插入pcDNA3.0-EGFP真核表达载体;其中携带2号锚定序列(pcDNA3.0-EGFP-AS2)的真核表达载体可被T7噬菌体高效识别,对其包裹效率高达95%;T7噬菌体包裹真核表达载体可以抵御核酸酶对质粒的降解,并且转运真核表达载体进入树突状细胞内部实现报告基因EGFP的表达。【结论】该研究表明,T7噬菌体通过识别锚定序列将真核表达载体包裹进衣壳内部,完整的噬菌体颗粒作为转运工具将真核表达载体运送至细胞内部实现表达,这为DNA疫苗研发提供新的技术平台。

    • 丙酮丁醇梭菌硫氧还蛋白系统在溶剂生产过程中的功能

      2022, 62(3):993-1003. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210344

      摘要 (66) HTML (80) PDF 1.38 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究丙酮丁醇梭菌硫氧还蛋白系统在生长和代谢过程中的功能。【方法】使用ClosTron系统对硫氧还蛋白系统中的硫氧还蛋白还原酶基因(trxB)进行插入失活,得到突变株,通过Southern杂交方法验证插入内含子的拷贝数;在基本培养基中进行分批发酵,比较并分析突变株的生长特点;通过pH控制,利用限磷的连续发酵方法使丙酮丁醇梭菌稳定地在产酸期和产溶剂期生长,分析野生型菌株和突变株在稳定的产酸期和产醇期的生长和产物合成情况;通过添加不同浓度的过氧化氢检测野生型和突变株的抗氧化压力。【结果】抗性筛选和基因测序结果表明,成功构建了硫氧还蛋白还原酶失活的突变株,命名为Clostridium acetobutylicum trxB::int(29)。在分批发酵中,突变株和野生型菌株的最大生长量相近,细胞在600 nm处的光吸收值(OD600)达到6.5,但是突变株在36 h的OD600达到最大,较野生型推迟12 h;在连续发酵的产酸期,野生型菌株与突变株生长变化不大,OD600分别稳定在4.6和4.4,且葡萄糖的消耗和酸产量相差不大;在产溶剂期,突变株的OD600稳定在3.5,低于野生型的4.0,同时,丙酮产量达到25.5 mmol/L,高于野生型(18 mmol/L),丁醇产量达到36.1 mmol/L,低于野生型(48 mmol/L);添加低浓度的过氧化氢对突变株的影响不大,高浓度的过氧化氢对突变株造成的损伤大于野生型。【结论】硫氧还蛋白还原酶基因的失活不是致死突变,突变株在产酸期的生长和产酸能力与野生型相近,表明该基因的失活没有影响产酸期的代谢过程;trxB基因的失活主要影响了产溶剂期的氧化还原平衡,造成丙酮/丁醇的比率升高。

    • 干湿交替水分胁迫对水稻土细菌群落影响的研究

      2022, 62(3):1004-1019. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210345

      摘要 (98) HTML (94) PDF 5.16 M (114) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】连续3次风干-湿润循环培养水稻土,在DNA和RNA水平下,探究细菌对干湿交替胁迫的响应机制,明确风干水稻土能否代替新鲜土壤进行细菌群落组成分析。【方法】针对我国江苏省常熟市水稻土,开展新鲜土壤的3次风干-湿润循环连续培养处理(每次循环中风干、湿润状态各维持7 d),在DNA和RNA水平应用16S rRNA基因高通量测序和实时荧光定量PCR技术,分析细菌数量和群落组成的变化规律。【结果】在湿润-风干过程中,DNA水平细菌数量降幅高达300-771倍,但RNA水平仅为1.95-5.60倍。在DNA水平,风干土细菌多样性与湿润土无显著差异,但在RNA水平,风干土明显高于湿润土。非度量多维尺度及共发生网络分析表明,水稻土干湿交替过程中,土壤细菌的群落结构发生显著改变(P<0.05);在DNA和RNA水平,水稻土在干湿交替过程中均检测到8个相同的优势菌门,占所有微生物90%以上,但不同门相对丰度变化显著(P<0.05)。在DNA和RNA水平,湿润-风干处理显著增加绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度,显著降低变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度。3次湿润-风干过程中共检测到7 246个微生物属,在DNA水平35个属发生显著变化,而RNA水平则有58个属,但仅有4个属在DNA和RNA水平均表现出显著变化,占本研究中可分类微生物属的百分比为1.09%,其中绿弯菌门未分类属KD4-96显著增加、黏细菌门未分类属bacteriap25显著减少,氨氧化菌Nitrososphaeraceae未分类属、伯克氏菌目Burkholderiales未分类属则在DNA水平显著减少,但在RNA水平显著增加。【结论】3次湿润-风干过程中,水稻土细菌数量在RNA水平的变幅远低于DNA,相差可达上百倍,表明土壤RNA来自于完整活细胞,而DNA水平16S rRNA基因数量的剧烈变化可能来自土壤游离DNA等因素干扰。尽管湿润-风干交替过程显著改变了16S rRNA基因数量,但风干土壤RNA代表的活性物种组成与湿润土微生物基本一致,表明多次干湿交替并未导致优势细菌类群发生不可逆转的死亡,土壤微生物具有极强的功能可塑性并能适应干旱胁迫,风干土壤在一定程度可用于微生物学研究。

    • ygeG基因对禽致病性大肠杆菌生物学特性及致病性的影响

      2022, 62(3):1020-1032. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210352

      摘要 (86) HTML (69) PDF 1.95 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究构建禽致病性大肠杆菌(avian pathogenic Escherichia coli,APEC)ygeG基因缺失株,并对其进行生物学特性及致病性分析,探究ygeG在APEC致病过程中的作用,为后期深入研究其所在的Ⅲ型分泌系统2(type three secretion systems 2,ETT2)毒力岛的致病机制奠定基础。【方法】利用Red同源重组技术构建ygeG缺失株APEC81-ΔygeG及其回复株APEC81-CΔygeG,通过运动性、生物被膜形成能力、抗逆性、抗血清杀菌能力等试验分析ygeG对APEC致病性相关的生物学功能的影响,并通过细胞黏附、侵袭试验及荧光定量PCR检测细胞炎性因子转录水平探究ygeG对APEC感染宿主过程的影响。【结果】成功构建了缺失株APEC81-ΔygeG和回复株APEC81-CΔygeG;与野生株APEC81相比,缺失株APEC81-ΔygeG生长特性无显著变化(P>0.05),生物被膜形成能力显著降低(P<0.01),运动能力极显著升高(P<0.001),对酸休克和氧化休克的耐受力极显著降低(P<0.001),对碱、渗透压和热休克的耐受力显著降低(P<0.01);血清杀菌实验表明,ygeG缺失能显著降低其抗血清杀菌作用(P<0.01),血清浓度为100%、30%时,差异极显著(P<0.001);与野生株APEC81相比,缺失株APEC81-ΔygeG对鸡气管粘膜上皮细胞的黏附能力极显著下降(P<0.001),侵袭能力显著升高(P<0.01);同时,经APEC81-ΔygeG感染的鸡气管粘膜上皮细胞炎性因子转录水平显著升高(P<0.01)。【结论】ygeG影响APEC的生物被膜形成、运动性、抗逆性、黏附侵袭能力、以及对血清的敏感性等,并可抑制细胞炎性因子表达。

    • LytSR和PdtaSR双组分系统对须糖多孢菌丁烯基多杀菌素生物合成的影响

      2022, 62(3):1033-1048. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210354

      摘要 (58) HTML (75) PDF 3.61 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】须糖多孢菌(Saccharopolyspora pogona)基因组中存在一些双组分系统(two-component system,TCS),包括一个LytR调控因子和一个PdtaR转录抗终止调节因子,我们旨在通过基因工程技术改造分析这两个双组分系统蛋白在须糖多孢菌中的作用。【方法】本研究利用融合PCR和属间接合转移技术,构建了S. pogona-∆lytRS. pogona-PdtaR工程菌株,研究它们对须糖多孢菌丁烯基多杀菌素生物合成的影响。【结果】HPLC检测和质谱鉴定表明,与原始菌相比,S. pogona-∆lytR中丁烯基多杀菌素产量有所提高,而S. pogona-PdtaR中产量下调,表明lytRpdtaR对丁烯基多杀菌素生物合成有负调控作用。此外,生长曲线测定和表型分析结果表明,S. pogona-∆lytRS. pogona-PdtaR对须糖多孢菌的生长发育和孢子形成也产生了一定的影响。【结论】本研究为进一步阐明丁烯基多杀菌素生物合成的调控机制奠定了理论基础。

    • 紫草素与依布硒啉对金黄色葡萄球菌的协同作用

      2022, 62(3):1049-1060. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210396

      摘要 (70) HTML (131) PDF 1.89 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探讨紫草素(shikonin,SKN)协同依布硒啉(ebselen,EbSe)抗金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureusS. aureus)的作用及机制。【方法】分光光度法测定紫草素-依布硒啉抗金黄色葡萄球菌活性;碘化丙啶(propidium iodide,PI)染色检测紫草素-依布硒啉杀菌效果;透射电子显微镜观察紫草素-依布硒啉对金黄色葡萄球菌细胞形态的影响。通过荧光探针二氯荧光素二乙酸酯(2',7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate,H2DCFDA)检测紫草素-依布硒啉上调细菌胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)产量的能力;利用5,5'-二硫代双(2-硝基苯甲酸)[5,5'-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid),DTNB]实验检测紫草素-依布硒啉对硫氧还蛋白还原酶(thioredoxin reductase,TrxR)活性的影响。通过加入还原剂二硫苏糖醇(DL-dithiothreitol,DTT)清除ROS进行挽救实验,复测相关指标,对上述结果进行验证。收集临床多重耐药金黄色葡萄球菌(multidrug-resistant Staphylococcus aureus,MDRS),通过分光光度法测定紫草素-依布硒啉对MDRS的抑菌活性。【结果】依布硒啉与紫草素均对金黄色葡萄球菌有抗菌活性,且10 μmol/L依布硒啉与5 μmol/L紫草素可发挥显著的协同抑菌活性(P<0.000 1)。紫草素-依布硒啉可协同抑制TrxR活性(P<0.01),同时显著上调金黄色葡萄球菌胞内ROS产量(P<0.001)。通过回补实验发现,DTT可挽救紫草素-依布硒啉对金黄色葡萄球菌的损伤。紫草素-依布硒啉对MDRS有明显的抑菌活性(P<0.000 1)。【结论】紫草素-依布硒啉可通过协同靶向TrxR,诱导细菌胞内产生大量ROS,介导金黄色葡萄球菌死亡。

    • 大熊猫源肺炎克雷伯菌耐药性和分子分型研究

      2022, 62(3):1061-1072. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210398

      摘要 (92) HTML (103) PDF 3.55 M (99) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】对大熊猫源肺炎克雷伯菌进行耐药性及分子分型分析,掌握肺炎克雷伯菌在大熊猫圈养种群中的耐药和流行情况,指导临床用药。【方法】对2018-2019年收集到的178株大熊猫源肺炎克雷伯菌使用纸片扩散法(K-B法)分析耐药表型,使用Wafergen Smartchip超高通量荧光定量PCR法分析其耐药基因和可移动遗传元件,使用多位点序列分型(MLST)法分析其序列类型(ST)。【结果】178株大熊猫源肺炎克雷伯菌对多西环素耐药率最高(15.2%),而且2019年分离到的肺炎克雷伯菌对头孢噻肟、亚胺培南和阿奇霉素的耐药性显著高于2018年(P<0.05);检出耐药基因106种(106/227),可移动遗传元件11种(11/19),涉及的耐药机制主要为外排泵(42.0%)、抗生素失活(41.8%)和改变作用靶位(16.2%);MLST分型显示大熊猫源肺炎克雷伯菌主要分为42个不同的ST型,且ST型与耐药性具有一定的相关性。【结论】从2018年到2019年大熊猫源肺炎克雷伯菌对β-内酰胺类和大环内酯类抗生素耐药率有所增加,耐药机制以外排泵和抗生素失活为主。ST17、ST23和ST4007可能是大熊猫源肺炎克雷伯菌的优势型。在大熊猫临床诊疗中,应注意抗生素的合理规范使用,以防耐药性进一步增加。

    • 致病疫霉效应蛋白Pi16275的功能研究

      2022, 62(3):1073-1082. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210401

      摘要 (55) HTML (120) PDF 6.67 M (115) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】分析致病疫霉效应蛋白Pi16275的超量表达对病原菌致病性的影响,明确Pi16275的亚细胞定位,筛选Pi16275在植物中的互作靶标蛋白及靶标蛋白在抵御病原菌侵染过程中的作用,初步揭示Pi16275在病原菌侵染植物过程中的作用机制。【方法】利用农杆菌介导的烟草瞬时表达系统在烟草叶片表皮细胞中瞬时表达Pi16275并观察其亚细胞定位,同时在瞬时表达部位接种致病疫霉游动孢子并统计病斑面积;通过酵母核系统cDNA文库及酵母双杂交技术筛选、验证,确定Pi16275在马铃薯中的靶标蛋白;运用病毒介导的基因沉默技术在植物中沉默靶标蛋白基因,探究基因沉默是否影响植物对病原菌的抗性。【结果】在烟草叶片中瞬时表达Pi16275显著促进致病疫霉的侵染;Pi16275定位在植物细胞核、细胞质及细胞膜中;初步筛选到3个与Pi16275互作的马铃薯蛋白:40S核糖体亚基蛋白S5(StRPS5)、粘蛋白2(StMUC2)、V型ATP酶E亚基类似蛋白(StVAEL);沉默StRPS5的同源基因后显著降低了烟草对致病疫霉的抗性。【结论】Pi16275在致病疫霉侵染植物过程中发挥重要作用。

    • 转录组学分析盐单胞菌四氢嘧啶合成代谢相关的表达差异基因与qRT-PCR验证

      2022, 62(3):1083-1098. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210402

      摘要 (89) HTML (95) PDF 1.91 M (134) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究盐适应条件下坎帕尼亚盐单胞菌(Halomonas campaniensis)的差异基因表达水平,挖掘四氢嘧啶(ectoine)合成代谢相关联的差异基因。【方法】设置无盐组NS(0 mol/L NaCl)、中盐组MS(1.5 mol/L NaCl)和高盐组HS(2.5 mol/L NaCl),培养H. campaniensis XH26菌株,利用Illumina HiSeq测序进行转录组学分析,筛选四氢嘧啶合成代谢关联的差异基因,并进行qRT-PCR验证。【结果】菌株XH26胞内四氢嘧啶的积累量与盐度变化密切相关,1.5 mol/L NaCl时积聚量最大为419.2 mg/L。转录组测序(n=3/组)能定位到基因组测序序列的数量统计为87.24%-95.87%,共注释操纵子748个(涉及2 182个基因),转录起始-终止位点941个,预测新转录本456个,上调基因385个和下调基因326个(涉及245个KEGG通路)。组间NS vs MS分析表明,合成基因ectABClysC表达上调以促进四氢嘧啶生成,关联基因gltBgltDdavThisDalh-9betAacnBpckA以及gadA表达上调,参与四氢嘧啶合成关联通路的上游调控。比较组MS vs HS分析表明,基因ectAacnBpckAgadAgdhA表达下调致使四氢嘧啶产量减少。qRT-PCR验证结果与组学测序的表达趋势相一致。【结论】四氢嘧啶生物合成与Asp(或天冬氨酸半缩醛)、上游氨基酸代谢网络(Asn、Glu、Gln和His)以及三羧酸循环(琥珀酸、延胡索酸和草酰乙酸)密切相关,此为后续四氢嘧啶合成途径的优化和代谢通路的整合设计提供重要的参考依据。

    • siRNA下调20S蛋白酶体β5亚基抑制立氏立克次体细胞内增殖

      2022, 62(3):1099-1109. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210406

      摘要 (64) HTML (68) PDF 22.35 M (155) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究宿主20S蛋白酶体β5亚基(proteasome 20S subunit beta 5,PSMB5)对革兰氏阴性专性胞内寄生菌立氏立克次体胞内生长繁殖的影响。【方法】利用小干扰RNA转染Vero和THP-1宿主细胞,设置未转染细胞为空白对照组、无义小干扰RNA转染组为阴性对照组、PSMB5特异性小干扰RNA转染组为实验组,采用SYBR定量PCR和蛋白印迹法评价宿主细胞PSMB5变化水平;随后利用立氏立克次体以感染复数为0.1感染转染后细胞系,采用光镜观察、荧光显微镜观察和PCR定量方法检测细菌胞内繁殖变化水平。【结果】与si-NC阴性对照和空白对照相比,si-PSMB5能够显著降低宿主细胞PSMB5 mRNA转录水平和蛋白表水平;在随后立氏立克次体感染过程中,能够降低立氏立克次体的胞内细菌载量。【结论】下调宿主PSMB5基因表达能够抑制立氏立克次体胞内生长繁殖。

    • 利用培养组学技术分离培养肺部微生物群研究

      2022, 62(3):1110-1118. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210407

      摘要 (146) HTML (179) PDF 2.47 M (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】使用培养组学技术分离培养肺部微生物群,初步了解人体肺部可培养细菌的组成特点,建立呼吸道微生物菌库,为以后进行重点菌株的功能研究提供菌株条件。【方法】针对6个临床肺泡灌洗液样本,使用补充不同添加剂的血培养瓶对样本进行预增菌,在预增菌不同的时间点对血培养瓶内细菌进行分离培养和保藏,使用MALDI-TOF质谱和16S rRNA基因测序鉴定分离菌株。【结果】共获得101种已鉴定细菌,6株潜在新菌,2株真菌。其中细菌包括5个门、14个纲、24个目、35个科和45个属。预增菌前期的时间点分离菌种数较多,厌氧环境分离菌种多于需氧条件,在预增菌时添加羊血和瘤胃液起到良好的分离效果,本实验分离的肺部微生物群与人体其他部位(尤其是肠道)有很大的交叉。【结论】利用培养组学技术可以实现对肺部微生物群的分离培养,继续探索对肺部微生物群培养的优化方法具有现实意义。

    • 环链虫草Cordyceps cateniannulata对番茄生长和抗氧化酶活性的影响

      2022, 62(3):1119-1130. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210408

      摘要 (85) HTML (151) PDF 4.51 M (115) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】评估环链虫草Cordyceps cateniannulata对植物促生和植物抗氧化酶活性的影响。【方法】本研究利用浸种法将环链虫草接种于番茄植物体,在接种后的第30天和60天,通过番茄株高、根长、地上和地下部分的干鲜重指标评价其对番茄生长的影响;在接种后第10、20、30、60和90天,通过选择性培养基分析其在番茄不同组织中的生存情况,使用形态学及DNA序列比对的方法检验所分离菌株与原有菌株的一致性。在处理后的第30天,检测番茄叶片中的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及丙二醛(MDA)含量,观察环链虫草对番茄的抗氧化酶活性影响。【结果】环链虫草可定殖于番茄幼苗且对番茄生长有显著促进作用,菌株对植株的定殖偏好性分别为根部>茎部>叶部。酶活检测结果表明,处理组番茄叶片防御酶活性均呈显著升高的趋势,其中POD、CAT、SOD活性分别比对照增加了52.21%、75.31%和158.59%,MDA含量下降了35.15%。【结论】环链虫草可以通过浸种的方法感染并定殖番茄幼苗的根、茎、叶,促进番茄幼苗的生长并提高番茄抗氧化酶活性,具有较好的田间生态应用潜力。

    • 少根根霉产孢能力、变种与发酵产物的相关性

      2022, 62(3):1131-1149. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210409

      摘要 (71) HTML (111) PDF 4.35 M (115) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究少根根霉不同生态环境、不同地理位置、不同产孢能力和不同分类学变种的发酵产物多样性及相关性,为工业生产提供指导。【方法】代表性的68株少根根霉菌株于糯米培养基中进行液态发酵,利用高效液相色谱法测定各种发酵产物浓度,计算发酵产物间的Pearson相关系数,通过多因素方差分析和主成分分析解析各类菌株与发酵特性的相关性。【结果】总计检测到7种发酵产物,按照产量均值百分比从高到低分别是葡萄糖(70.96%)、乙醇(17.87%)、乳酸(6.63%)、麦芽糖(1.80%)、苹果酸(1.46%)、富马酸(0.92%)和甘油(0.36%)。麦芽糖独立代谢,其余6种产物分为2组,组间负相关:第一组为葡萄糖、乳酸和甘油,组内正相关;第二组为乙醇、苹果酸和富马酸,组内正相关。发酵特性与生态环境、地理位置的相关性较低,但与产孢能力、分类学变种高度相关。SM无孢菌株的发酵能力显著强于SM产孢菌株,尤其是菌株XY01957的葡萄糖产量高达138.30 g/L,具有出色的生产潜力。原变种和东京变种的富马酸、苹果酸产量较低,而乳酸和甘油产量较高;德氏变种与前两个变种区分明显,富马酸、苹果酸产量较高,而乳酸和甘油产量较低。【结论】本研究发现少根根霉发酵产物之间以及发酵产物和产孢能力、分类学变种之间高度相关,为群体遗传学研究奠定了良好的基础;本研究筛选出优质的发酵菌株,为发酵工业提供了坚实的支撑。

    • 酿酒酵母SRP40基因对细胞耐受性影响的研究

      2022, 62(3):1150-1165. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210412

      摘要 (118) HTML (150) PDF 1.98 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本论文研究酿酒酵母srp4039突变基因对酵母细胞异丁醇耐受性的影响。【方法】首先,以酿酒酵母野生型W303-1A和突变株EMS39染色体DNA为模板克隆野生型SRP40基因和srp4039突变基因;然后,将野生型SRP40基因和srp4039突变基因分别连接到质粒YCplac22上,构建质粒YCplac22-SRP40和YCplac22-srp4039。将质粒YCplac22-SRP40、YCplac22-srp4039以及YCplac22空质粒分别转化入野生型酿酒酵母W303-1A中,分别得到W303-1A-SRP40工程菌、W303-1A-srp4039工程菌和W303-1A-control工程菌。将3株工程菌分别置于含1.0%异丁醇、1.3%异丁醇、8.0%乙醇和0.5%异戊醇的CM培养基中进行发酵,测定细胞密度(OD600)和生长情况,并计算2-10 h的比生长速率(μ)。将3株工程菌于55℃热激4 min后做稀释实验(dilution),观察它们在平板上的生长情况。最后,对野生型SRP40基因、srp4039突变基因的氨基酸序列进行生物信息学分析。【结果】在不含异丁醇(0%异丁醇)的培养基中,3株工程菌无明显差异。在含1.0%异丁醇和1.3%异丁醇的CM培养基中,发酵24 h工程菌W303-1A-srp4039的细胞密度分别是工程菌W303-1A-SRP40的1.12倍和1.06倍,是工程菌W303-1A-control的1.10倍和1.10倍;工程菌W303-1A-srp4039的比生长速率(μ)分别是工程菌W303-1A-SRP40的1.07倍和1.10倍,是对照菌W303-1A-control的1.10倍和1.10倍。在含8.0%乙醇和0.5%异戊醇的CM培养基中,发酵24 h工程菌W303-1A-srp4039的细胞密度分别是工程菌W303-1A-SRP40的1.12倍和1.01倍,是对照菌W303-1A-control的1.17倍和1.07倍;工程菌W303-1A-srp4039的比生长速率(μ)分别是工程菌W303-1A-SRP40的1.37倍和1.07倍,是对照菌W303-1A-control的1.31倍和1.09倍。工程菌W303-1A-srp4039在热激后生长仍优于其他2株菌。生物信息学分析发现,Srp4039蛋白与硅藻的胸膜蛋白-1具有相似的结构。【结论】本研究发现酿酒酵母srp4039突变基因能够提升细胞的异丁醇耐受性,此外对提升细胞的乙醇耐受性、异戊醇耐受性和耐热性也有一定的作用。同时,我们发现Srp4039蛋白与硅藻的胸膜蛋白-1具有相似的结构,说明其可能具有胸膜蛋白-1的功能,推测该蛋白在细胞壁维持方面有作用。这些研究将为提高酿酒酵母对乙醇、异丁醇、异戊醇和高温等的抗逆性提供新思路。

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