科微学术

微生物学报

  • 2022年第4期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >封面
    • 封面

      2022, 62(4):0-0.

      摘要 (53) HTML (35) PDF 29.05 M (223) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >目录
    • 目录

      2022, 62(4):0-0.

      摘要 (59) HTML (26) PDF 1.00 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • 溶藻细菌的功能多样性及其菌剂应用

      2022, 62(4):1171-1189. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210417

      摘要 (232) HTML (220) PDF 2.40 M (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:溶藻细菌(algicidal bacteria)是一种以直接或间接方式杀灭藻细胞或抑制其生长的细菌。本文聚焦溶藻细菌的应用研究现状,从溶藻菌剂的类型、搭配策略、应用形式与场景等角度综述了5个门78个属的溶藻细菌以及7个门56个属的目标藻类的研究进展。总结发现Bacillus spp.、Streptomyces spp.和Pseudomonas spp.是报道溶藻细菌数量最多的菌属,并表现出广谱的溶藻能力,分别抑制23、15和19个属的藻类生长。溶藻细菌的作用机理呈现出多样化,其中83.1%的溶藻细菌是通过分泌溶藻物质来杀灭藻细胞。溶藻细菌的应用方式可分为直接泼洒、功能物质的提取及使用、载体固定化和反应器的搭建4类,需根据应用场景来选择相应的应用形式。目前多数研究仍停留于实验室试验,相应的溶藻细菌无法在现场应用中保证效果。未来面向藻华控制的实际需求,可针对溶藻细菌的功能挖掘、应用工艺和生态安全评估等方面开展深入的研究。

    • NLRP6在感染性和非感染性疾病中的作用

      2022, 62(4):1190-1201. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210452

      摘要 (79) HTML (104) PDF 2.77 M (108) 评论 (0) 收藏

      摘要:核苷酸结合寡聚化结构域样受体含pyrin结构域蛋白6(NLRP6)属于核苷酸结合寡聚化结构域样受体(NLRs)家族蛋白。NLRP6可以作为受体蛋白参与炎症小体的组装,引起白细胞介素IL-1β和IL-18的成熟与分泌。NLRP6在病原体感染诱导宿主天然免疫应答中发挥重要作用。此外,NLRP6在维持肠道上皮完整、调控代谢性疾病及神经性炎症等方面也发挥重要功能。本文将对NLRP6炎症小体的激活与调控机制、NLRP6在感染性和非感染性疾病中的作用等研究进展进行综述。

    • 链球菌-韦荣菌共生对系统性疾病的诊断价值研究

      2022, 62(4):1202-1215. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210458

      摘要 (91) HTML (98) PDF 2.42 M (243) 评论 (0) 收藏

      摘要:口腔是人体生理功能的窗口,也是种类和数量繁多的微生物库。口腔微生态变化能够反映宿主与环境因素的相互作用,进而影响机体健康和疾病的进展。其中,链球菌属(Streptococcus)和韦荣菌属(Veillonella)是口腔最早的定殖菌和典型共生菌,共同参与口腔早期生物膜形成。大量研究显示,链球菌和韦荣菌共生失调不仅与龋病、牙周病等口腔疾病密切相关,而且可突破或入侵消化屏障实现远端定殖,已经成为预测多种系统性疾病发生、发展及预后的新的潜在生物标志物。本文综述链球菌-韦荣菌在口腔的共生致病机制,分析其在系统性疾病相关微生态研究中的变化特征,提出具有代表性的共生菌诊断组合,以期为系统性疾病的诊断和防治提供科学依据。

    • EV71抗病毒药物及疫苗研究进展

      2022, 62(4):1216-1230. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210459

      摘要 (86) HTML (67) PDF 2.30 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:手足口病(hand-foot and mouth disease,HFMD)作为全球关注的公共卫生疾病,亚洲地区频发,危害不容小觑。其传播途径广、传染性强、易引起并发症,致病株多样且易变异等特点,均为手足口病的治疗与防控带来挑战。肠道病毒71型(human enterovirus 71,EV71)作为手足口病主要的病原体之一,目前没有特效的抗病毒药物,故寻求合适的治疗药物极其重要。本文就EV71的抗病毒药物和疫苗研究进展进行总结,为手足口病的防控提供方向。

    • 微生物产色素机制及其生物活性

      2022, 62(4):1231-1246. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210465

      摘要 (148) HTML (163) PDF 704.46 K (190) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,随着人工合成色素的大量使用引起一系列环境和健康问题,增加了人们对安全、无毒天然色素的需求。天然色素主要来源于植物和微生物,由于植物生长周期较长使植物源色素在大规模应用中受限。与植物源天然色素相比,微生物源色素易于大规模快速培养,具有更广阔的应用前景。本文系统总结了不同微生物源色素产生机制,及其在抗菌、抗氧化及抗癌等生物医药领域的研究进展,并对其面临的问题及未来的发展进行了展望。

    • 环境中胞内胞外抗性基因的分离检测、分布与传播

      2022, 62(4):1247-1259. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210476

      摘要 (76) HTML (239) PDF 3.19 M (111) 评论 (0) 收藏

      摘要:抗生素抗性基因(ARGs)传播对人类健康具有潜在的风险。胞内抗性基因(iARGs)和胞外抗性基因(eARGs)是抗生素抗性基因的两种存在形式,其在不同环境介质中的分布与传播过程具有截然不同的特征。本文首先基于ARGs赋存形态的差异,对染色体抗性基因、质粒抗性基因、噬菌体抗性基因等ARGs的胞内/胞外分类给予明确界定,并根据环境样品来源归纳了现有分离检测技术的应用场景,总结了iARGs和eARGs在养殖场、污水处理厂、河道、海洋、大气等环境中的分布特征,同时比较了其在传播方式和传播能力上的差异,以期为ARGs的分类阻控和健康风险评估提供理论参考。

    • 链霉菌的全局调控蛋白DasR

      2022, 62(4):1260-1269. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210477

      摘要 (53) HTML (87) PDF 12.27 M (199) 评论 (0) 收藏

      摘要:链霉菌能够产生多种次级代谢产物,在临床、农牧业、生物技术等领域具有重要应用价值;对链霉菌的调控网络进行深入研究有助于提高次级代谢产物产量并发现新的次级代谢产物。链霉菌中次级代谢产物生物合成按调控通路分为全局调控与途径特异性调控,其中全局调控蛋白可靶向多种通路特异调控基因和生物合成基因,在链霉菌的生命活动中发挥着更为普遍、复杂的调控作用,因此研究全局调控对于进一步认识链霉菌复杂调控网络具有重要的意义。DasR作为一个全局调控蛋白,在链霉菌的营养感应、形态分化和次级代谢中发挥重要作用,本文从DasR的结构、序列和作用特点出发,联系链霉菌生长发育和次级代谢、营养感应和初级代谢等讨论DasR的研究进展。

    • 肉毒神经毒素抑制剂的研究进展

      2022, 62(4):1270-1285. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210482

      摘要 (67) HTML (77) PDF 3.66 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:肉毒神经毒素(botulinum neurotoxins,BoNTs)是由梭状芽孢杆菌属分泌的外毒素,是目前已知毒性最强的生物类毒素。BoNTs共分为7种血清型(A-G),其中A型导致的肉毒中毒最为常见。由于肉毒毒素的强毒性及易于制备,其已被列为A类生物恐怖制剂。目前,针对肉毒中毒的有效治疗手段为早期注射抗毒素血清。但当毒素进入神经细胞体内后,抗毒素血清作用有限,无法逆转肉毒中毒引起的瘫痪。因此,对于已经发生的肉毒中毒,需要开发更为有效的抗肉毒毒素药物以治疗肉毒中毒。在过去的20年,小分子抑制剂因能克服抗毒素无法在胞内发挥作用的局限性,而成为了新型肉毒中毒治疗药物的热点研发方向。随着肉毒毒素的结构及中毒机制逐渐被阐明,越来越多的相关机制靶点正用于开发有效的抑制剂。因此,本文根据肉毒毒素的中毒机制,综述了近年来报道的一系列小分子肉毒毒素抑制剂的研究进展。

    • 海洋细菌CAZymes的研究进展

      2022, 62(4):1286-1307. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210495

      摘要 (109) HTML (107) PDF 3.07 M (120) 评论 (0) 收藏

      摘要:多糖是大型藻类、浮游植物和微生物的主要成分,多糖降解产物是海洋有机物的主要来源。碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZymes)是负责糖类化合物降解、修饰及生成糖苷键的功能酶系,是糖类物质代谢通路中的基本功能单元。多数异养细菌都具备一套完善的碳水化合物活性酶编码系统,它们是参与碳水化合物降解的主要驱动力。基于碳水化合物活性酶的种类多样性、结构复杂性和功能特异性,我们对该家族的成员和作用机理还缺乏全局性了解。碳水化合物化学、分子生态学、微生物学和生物信息学的发展使人们对多糖的结构、细菌降解多糖的方式以及碳水化合物活性酶的作用机理有了新的认识。本次综述首先介绍了海洋环境中存在的多糖类别及相应的定性及定量分析方法;其次,总结了碳水化合物活性酶的新增成员以及数据库的现状,讨论了多糖利用位点(polysaccharide utilization loci,PULs)及几种海洋多糖降解的分子机制;最后,提出了一个基于多糖结构复杂性与细菌驱动的降解方式新模型,并对海洋细菌降解多糖与典型生态事件(如藻华)的关系进行了总结。论文旨在全局性地理解碳水化合物活性酶的分子功能与生态意义,为深入认识海洋环境中的碳水化合物代谢提供帮助。

    • CRISPR-Cas系统转录调控机制的研究进展

      2022, 62(4):1308-1321. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210504

      摘要 (80) HTML (103) PDF 3.33 M (148) 评论 (0) 收藏

      摘要:原核生物可利用由CRISPR-Cas系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR associated)介导的适应性免疫机制防御外源核酸入侵。在适应性免疫过程中,原核生物将外源核酸部分片段整合至自身CRISPR阵列中,表达并加工的CRISPR RNA和相关Cas蛋白形成的蛋白核酸复合体靶向识别并切割相应的外源DNA或RNA。虽然人们对CRISPR-Cas系统的作用机制已开展较深入的研究,但其转录调控机制的研究却相对较少。近年来,I、II以及III型CRISPR-Cas系统的转录调控研究揭示不同原核生物的CRISPR-Cas系统调控模式存在较大差异。本综述将重点介绍I型CRISPR-Cas系统的转录调控分子机制,并简述II型以及III型CRISPR-Cas系统的转录调控途径的研究进展。最后,本综述将展望该领域今后需进一步研究的问题。

    • 废水培养微藻藻种遴选及其组分积累的研究进展

      2022, 62(4):1322-1333. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210514

      摘要 (45) HTML (55) PDF 1.35 M (99) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用废水培养微藻能够降低微藻的培养成本,同时削减污染。微藻的蛋白质、多糖和油脂等组分是影响其后续资源化利用的重要因素。本文重点综述了以废水为基质培养微藻的研究进展,从组分积累的角度,分析了微藻种类的选择依据,探讨了影响微藻生长的因素和提高产量的方法,并对藻体中组分的合成机制进行了讨论,提出未来废水培养微藻技术面临的挑战和可能的解决方法。

    • 肠道微生物与血清素互作研究进展

      2022, 62(4):1334-1344. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210524

      摘要 (127) HTML (115) PDF 2.00 M (122) 评论 (0) 收藏

      摘要:肠道微生物在肠道稳态和大脑健康中发挥着举足轻重的作用。血清素是大脑的一种重要的单胺类神经递质,90%以上在结肠肠嗜铬细胞中由色氨酸代谢转化而来,在机体发挥广泛作用。近年来的研究表明,血清素对机体发挥的作用可能受到肠道微生物影响。肠道中某些微生物具有产生血清素的能力,同时,微生物群及其代谢产物(如丁酸)能通过影响色氨酸羟化酶(tryptophan hydoxylase,TPH)活性或色氨酸代谢去向,调节机体血清素水平。反过来,血清素及其再摄取抑制剂能够调节肠道微生物组成和功能。肠道微生物-血清素系统互作对宿主健康具有重要意义,其互作机制还有待进一步了解和认识。本文综述了近年来肠道微生物、血清素及两者互相作用的研究进展,为深入研究肠道微生物与血清素互作对宿主肠道与大脑健康的调控提供参考。

    • 微生物气溶胶检测技术的研究进展

      2022, 62(4):1345-1361. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210523

      摘要 (61) HTML (268) PDF 2.49 M (141) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物气溶胶中微生物的种类复杂多样,其采集和鉴定是全面掌握微生物气溶胶生物特性的关键,对防控气溶胶病原体传播十分重要。本文简要综述了微生物气溶胶的生物特性和潜在危害性,介绍了微生物气溶胶的一般采集方法,采集器采集生物气溶胶的基本原理、特点和优缺点。将有助于研究人员根据实验目的在采集低浓度生物气溶胶时选择合适的采样器。本文围绕气溶胶微生物依赖和不依赖于培养的分析鉴定、单细胞水平鉴定等方法综述了气溶胶微生物的鉴定技术,以及鉴定气溶胶中病毒的研究进展。最后针对现有的微生物气溶胶采集和鉴定方法提出展望,以期为发展微生物气溶胶收集方法和促进对生物气溶胶生物特性的全面理解提供理论基础。

    • >研究报告
    • 西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组来源的丙氨酸消旋酶的异源表达及性质研究

      2022, 62(4):1362-1378. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210313

      摘要 (84) HTML (88) PDF 5.00 M (106) 评论 (0) 收藏

      摘要:丙氨酸消旋酶是异构酶家族中一类重要的酶,既能作为新型抗菌药物筛选的靶标,又是酶法合成D-氨基酸的关键酶之一,有巨大的研究价值。【目的】为挖掘动物胃肠道中未培养微生物的丙氨酸消旋酶基因资源,探究不同微生物来源丙氨酸消旋酶基因及其酶的功能和性质。【方法】本研究从西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组出发,基于序列分析和基因功能注释,克隆丙氨酸消旋酶基因并在大肠杆菌BL21(DE3)中成功异源表达,进行酶功能鉴定和性质研究。【结果】从宏基因组中获得2个丙氨酸消旋酶基因NCalr 1NCalr 6并进行了重组表达,2基因全长均为1 170 bp,编码389个氨基酸;理论分子量分别为43.58 kDa和43.94 kDa。重组酶的最适pH均为12.0,最适温度为40和37。在pH 9.0-12.0条件下处理1 h,重组酶相对酶活性仍在90%以上,表明重组酶具有较好的耐碱性;在30-45处理1 h,相对酶活仍在85%以上,说明重组酶在30-45条件下稳定性好。重组酶的最适PLP浓度为10 μmol/L,添加10 μmol/L PLP时,可使得重组酶的相对活性提高30%和7%左右;但当PLP的结合位点由赖氨酸突变为丙氨酸后,相对酶活仅为初始酶活的1%和27%。两重组酶的Km分别为(14.81±1.66) mmol/L和(25.87±1.95) mmol/L。10 mmol/L的Hg2+、Ag+、Zn2+和SDS对重组酶具有强烈的抑制作用;Fe3+对重组酶有极强的激活作用,10 mmol/L的Fe3+可将酶活性提高2.6-5.1倍。【结论】本研究首次利用宏基因组学技术从西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组中获得2个新型丙氨酸消旋酶,具有较好的应用前景。

    • C端结构域截短提高苏云金芽孢杆菌来源几丁质酶的活力

      2022, 62(4):1379-1389. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210422

      摘要 (76) HTML (71) PDF 1.40 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】尝试利用蛋白质结构域工程的手段优化苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis BMB 171)来源的几丁质酶BtChiA的酶活力,并对水解胶体几丁质的产物进行定性和定量分析。【方法】根据BtChiA的序列分析其结构域的组成,构建BtChiA及部分结构域缺失的突变体蛋白在大肠杆菌中的表达菌株并进行蛋白的表达纯化;利用HPLC分析几丁质酶水解产物的类型及含量。【结果】异源表达纯化获得了纯度90%以上,大小正确的BtChiA (全长蛋白)和BtChiA△50(截短几丁质结合结构域CBD和纤连蛋白结构域FnIII)。BtChiA△50水解胶体几丁质的活力是BtChiA的1.64倍。两者水解胶体几丁质的产物均为几丁单糖GlcNAc和几丁二糖(GlcNAc)2,全长蛋白BtChiA的水解产物中(GlcNAc)2的含量是GlcNAc的0.97倍,BtChiA△50水解产物中(GlcNAc)2的含量是GlcNAc的1.79倍。【结论】利用蛋白质结构域工程构建了水解活性提高的BtChiA△50突变体、优化了水解产物的组成。

    • 苏云金芽胞杆菌等离子复合体诱变提高抗鳞翅目害虫的杀虫毒力

      2022, 62(4):1390-1400. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210424

      摘要 (61) HTML (70) PDF 9.60 M (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt) D18对鳞翅目、鞘翅目等农业害虫具有杀虫毒力,本研究拟通过复合诱变育种,筛选出杀虫毒力更高的突变菌。【方法】经四轮室温常压等离子体(ARTP)诱变和一轮ARTP-NTG复合诱变后,镜检形态观察与生物毒力测定筛选高毒力菌株,SDS-PAGE检测Cry蛋白,qRT-PCR定量cry基因的表达,揭示突变菌株毒力提高的原因。【结果】复合诱变筛选到2株高毒力突变菌株An-L5-1和An-L5-7,与出发菌株Bt D18相比,An-L5-1和An-L5-7的生长衰亡期略微提前;芽胞形成能力增强;Cry蛋白表达量分别提高了80.47%和88.31%;对小菜蛾和黏虫的杀虫毒力显著增强。【结论】突变菌株An-L5-1和An-L5-7杀虫活性提高主要是由于毒力基因cry1Aacry2Aa和调控基因sigK的表达显著上调。

    • 长江三峡上游水域细菌群落结构与功能预测

      2022, 62(4):1401-1415. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210428

      摘要 (95) HTML (75) PDF 3.01 M (927) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】揭示三峡附近支流和长江干流细菌群落组成,共现网络特征和对网络有重要作用的中心节点微生物,进一步研究三峡上游水域细菌群落的代谢功能。【方法】本研究于长江北岸四条一级支流和附近干流(香溪河、大宁河、朱衣河、梅溪河、长江干流)采集水样,基于16S rRNA基因Pacbio测序技术和生物信息学方法分析细菌群落结构,Tax4Fun功能预测分析细菌群落的代谢功能。【结果】(1)长江三峡上游水域主要优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,66.4%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,13.2%)和蓝细菌门(Cyanobacteria,6.2%)。变形菌门中,γ-变形菌最为丰富,其次是α-变形菌。多样性指数和丰富度指数表明研究区域微生物种类较为丰富。(2)共现网络分析结果表明,长江三峡上游附近水域网络具有"小世界"特征,鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)、绿弯菌门(Chloroflexi)、出芽菌科(Gemmataceae)、弯曲杆菌(Flectobacillus)和蟑螂杆状体科(Cryomorphaceae)是对共现网络结构有重要作用的中心节点微生物,在群落结构和多样组成中扮演着重要角色。(3) Tax4Fun功能预测共发现6个一级功能和42个二级功能,长江三峡上游水域细菌群落代谢比较活跃。【结论】长江三峡上游水域细菌群落多样性高,中心节点微生物多为稀有微生物,稀有微生物在维持群落结构中发挥重要作用。细菌群落代谢功能分析表明,长江三峡上游水域细菌群落代谢途径丰富,有益于水域的水体健康。了解微生物群落的分布和相互作用特征,将为长江生态系统的健康发展、水资源的利用和水环境的改善提供基础数据和科学依据。

    • 敲除aceE基因对猪链球菌丙酮酸代谢的影响

      2022, 62(4):1416-1424. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210431

      摘要 (88) HTML (84) PDF 1.06 M (102) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究缺失编码丙酮酸脱氢酶蛋白的aceE基因对猪链球菌生长特性、三羧酸循环和丙酮酸代谢的影响。【方法】通过测量菌液的OD600值,绘制野生型菌株与aceE基因缺失突变株的生长曲线;利用试剂盒测定三羧酸循环和丙酮酸代谢旁路中乙酰CoA、琥珀酸CoA、延胡索酸、草酰乙酸、丙酮酸、乳酸和ATP的含量,通过荧光定量qRT-PCR确定柠檬酸合酶基因、苹果酸脱氢酶基因、琥珀酸脱氢酶基因、异柠檬酸脱氢酶基因、丙酮酸脱羧酶基因、乳酸脱氢酶基因、乙醇脱氢酶基因和乙醛脱氢酶基因的表达水平。【结果】与野生株相比,菌株ΔaceE在平台期OD600值下降;添加1 g/L乙酸盐能够显著提升菌株ΔaceE平台期OD600值。菌株ΔaceE的丙酮酸含量上升,ATP含量下降;三羧酸循环代谢中乙酰CoA、琥珀酸CoA、延胡索酸含量降低;柠檬酸合酶基因和苹果酸脱氢酶基因表达水平上升,琥珀酸脱氢酶基因和异柠檬酸脱氢酶基因表达水平下调;在丙酮酸代谢旁路中丙酮酸脱羧酶基因、乳酸脱氢酶基因、乙醇脱氢酶基因和乙醛脱氢酶基因表达水平上升。【结论】结果显示,菌株ΔaceE三羧酸循环活性降低,虽然能够通过PDH旁路将部分丙酮酸分解为乙酸盐,进一步转化为乙酰CoA进入三羧酸循环,但ATP含量仍未恢复至野生株水平,这为进一步研究代谢改变与细菌表型的关系提供了理论基础。

    • 牛乳铁蛋白N-叶在毕赤氏酵母中的高效表达及抑菌性

      2022, 62(4):1425-1437. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210436

      摘要 (82) HTML (106) PDF 3.39 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究将牛乳铁蛋白的N-叶(BLF-N)克隆至毕赤氏酵母菌基因组中,通过密码子优化和发酵条件优化,实现BLF-N的异源高效表达,研究重组BLF-N的抑菌功能。【方法】本文以BLF基因为模板,按照毕赤氏酵母的密码子偏好性进行密码子优化,构建重组表达载体pPIC9K-UBLF-N,电击转化到Pichia pastoris GS115中,获得重组菌P. pastoris GS115/pPIC9K-UBLF-N。通过高拷贝策略和发酵条件优化,结合SDS-PAGE分析BLF-N蛋白表达情况,研究重组的BLF-N蛋白对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌的抑菌活性。【结果】SDS-PAGE结果表明,BLF-N在P. pastoris GS115中实现了可溶性高效表达,分子量为37 kDa左右,与其理论分子量一致。通过高拷贝筛选,获得了在3 mg/mL遗传霉素G418抗性平板上生长的转化子;通过发酵条件优化,获得最优蛋白表达条件为:0.2%(V/V)甲醇添加量、30℃、pH 5.0,在此条件下,重组BLF-N的表达量为50.5 mg/L。抑菌实验结果表明,重组BLF-N对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较强的抑菌活性,且重组BLF-N较商业BLF抑菌活性更高。【结论】通过蛋白表达和发酵条件优化策略,本研究成功实现了BLF-N在毕赤氏酵母中的高效表达,且重组BLF-N的抑菌活性较BLF显著提升。该研究为牛乳铁蛋白的高效绿色制备及产业化生产奠定了研究基础,同时为后续研究BLF和BLF-N的结构-功能关系差异提供了理论指导。

    • Limosilactobacillus fermentum F-6的遗传背景和功能基因组

      2022, 62(4):1438-1451. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210445

      摘要 (45) HTML (42) PDF 1.30 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】Limosilactobacillus fermentum具有增强免疫力、产胞外多糖(exopolysaccharide,EPS)等多种功能特性,广泛应用于食品领域,具有较高经济价值。本文从群体遗传学角度,解析L. fermentum F-6的遗传背景和功能基因特征,为其开发利用提供遗传学基础。【方法】本研究对NCBI已公开的23株L. fermentum全基因组序列和1株模式菌株ATCC 14931T的基因组序列进行比较基因组学分析。利用Roary软件识别核心基因集与泛基因集;采用rapid annotation using subsystem technology (RAST)网站对基因组进行功能注释,以探究F-6基因组特征。【结果】以识别到的997个核心基因构建系统发育树,发现聚类趋势与分离源无关,但F-6与3株食品分离株聚在同一分支。功能注释分析发现,24株L. fermentum中仅F-6含有参与支链氨基酸合成途径的基因(ilvD、leuA等),可为机体提供必需氨基酸。F-6含有大量编码糖基转移酶和UDP-葡萄糖4-表异构酶的基因,且含有1个完整的eps基因簇。与其他L. fermentum相比,F-6携带的特有功能基因gadC与菌株耐酸能力有关。此外,F-6具有与谷胱甘肽、抗菌肽和黏附分子合成相关的功能基因。【结论】本文从全基因组水平解析L. fermentum F-6遗传背景和功能基因特征,认为其是一株具有耐酸基因、支链氨基酸合成基因和完整eps基因簇的潜在益生菌株,为其应用研究提供了必要的理论依据。

    • Leifsonia sp.ZF2019中一种新型耐木糖β-木糖苷酶的表达与特征

      2022, 62(4):1452-1463. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210446

      摘要 (55) HTML (68) PDF 1.79 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】从栀子灰蝶幼虫分离的Leifsonia sp.ZF2019菌株中克隆表达出一种新型β-木糖苷酶Xyl4900,并研究其酶学性质,以期为开发适用于工业生产的β-木糖苷酶提供参考。【方法】采用生物信息学分析技术分析Leifsonia sp.ZF2019菌株的β-木糖苷酶Xyl4900基因并在大肠杆菌中表达了该基因,纯化并研究了其酶学性质。【结果】Xyl4900与GH3家族的β-葡萄糖苷酶同源性高,但带有β-木糖苷酶结构域,可特异性水解对硝基苯基β-D-吡喃木糖苷(pNPX),是一种新型β-木糖苷酶。酶学特性分析显示,Xyl4900在45℃和pH 7.0的条件下酶活性最高,且在pH 6.0-9.0的范围内孵育14 h,仍保持80%以上的酶活力。除Cu2+外,其他金属离子(2.5 mmol/L)对Xyl4900酶活力无明显影响,且对低浓度有机溶剂(5% V/V)有较强耐受性。此外,在20%(W/V) NaCl或100 mmol/L木糖溶液中Xyl4900的酶活性仍高于50%,表现出较好的盐和木糖耐受性。动力学参数分析显示,Xyl4900的Km值、Vmax值和木糖抑制常数Ki值分别为0.80 mmol/L、36.10 U/mg和150.12 mmol/L。特别地,Xyl4900能够很好地降解木二糖、木三糖。【结论】Xyl4900具有良好的pH稳定性、木糖及盐耐受性,能够较好地应用到半纤维素降解和其他工业生产中。

    • 丁酸梭菌替代金霉素对肉鸡腿肌肉品质和抗氧化功能的影响

      2022, 62(4):1464-1472. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210461

      摘要 (57) HTML (70) PDF 399.76 K (87) 评论 (0) 收藏

      摘要:丁酸梭菌(Clostridium butyricum)是一种产丁酸等短链脂肪酸的有益菌,添加到饲料中可改善动物的生产性能、提高饲料利用率和机体的抗氧化功能。【目的】本文研究了丁酸梭菌替代金霉素添加到肉鸡日粮中,对肉鸡腿肌肉品质和抗氧化功能的影响。【方法】随机选取1日龄健康艾拔益加(AA)肉仔鸡360只,分为3组,每组8个重复,阴性对照组(CON)饲喂基础日粮;抗生素组(ANT)饲喂添加75 mg/kg金霉素的基础日粮;丁酸梭菌组(CB)饲喂添加500 mg/kg丁酸梭菌(活菌数109 CFU/g)的基础日粮,试验为期42 d。【结果】与CON组相比,CB组肉鸡腿肌重、腿肌肉24 h红度(a*)、pH45 min、pH24 h、粗蛋白质和粗脂肪的含量显著提高,腿肌肉总抗氧化能力(total-antioxidant capacity,T-AOC)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase,T-SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPx)活性升高,腿肌肉核因子E2相关因子(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)、GPx-1SOD-1SOD-2的基因表达水平上调(P<0.05);肉鸡腿肌肉24 h亮度(L*)、滴水损失、蒸煮损失和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量下降。ANT组腿肌重和腿肌肉pH45 minNrf2GPx-1SOD-1的基因表达水平增高(P<0.05),腿肌肉滴水损失和MDA的含量下降。与ANT组相比,CB组腿肌肉粗脂肪含量和CAT活性显著升高(P<0.05),腿肌肉的滴水损失和24 h的L*降低。【结论】日粮中添加丁酸梭菌可替代金霉素应用于肉鸡饲料中,激活Nrf2相关基因表达,改善肉鸡肌肉品质和抗氧化功能。

    • 哈尼梯田稻鲤共作与单养模式下福瑞鲤肠道菌群结构比较研究

      2022, 62(4):1473-1484. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210472

      摘要 (43) HTML (103) PDF 7.13 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】分析不同养殖模式的福瑞鲤肠道菌群结构组成和群落特征。【方法】通过16S rRNA高通量测序技术,分析比较哈尼梯田稻鲤共作、传统池单养、水泥池单养模式下的福瑞鲤肠道菌群的结构组成和丰度差异。【结果】梯田稻鲤组(RCIC)、传统池鲤组(YPIC)和水泥池鲤组(HPIC)分别获得了2 345、238和118个OTU。RCIC组的Sobs指数及PD指数最高,显著高于YPIC组(P<0.05),极其显著高于HPIC组(P<0.01);池塘单养模式下,两组之间多样性指数也存在显著差异,YPIC组大于HPIC组(P<0.05)。含量大于10%优势菌门:RCIC组主要为变形菌门(39.39%)、梭杆菌门(38.55%)和厚壁菌门(15.4%);YPIC组为变形菌门(21.87%)、梭杆菌门(58.27%);HPIC组为变形菌门(46.63%)、梭杆菌门(53.14%)。变形菌和梭杆菌为3组福瑞鲤肠道样品的优势菌群,其中的鲸杆菌属(Cetobacterium)、气单胞菌属(Aeromonas)为核心优势菌属。LEfSe线性判别分析(LDA>3)显示17个具有差异的标记菌属,其中RomboutsiaClostridium_sensu_stricto_1EnterobacterParaclostridiumMethylobacterium、norank_f__norank_o__ChloroplastEdwardsiellaEpulopiscium为RCIC组具有的差异标记菌属。【结论】不同养殖模式的福瑞鲤既有固有菌群,也塑造差异显著的肠道菌群组成结构。稻梯田鲤肠道菌群丰富度和多样性显著增加,且具有更多的有益差异标记菌属,获得更健康的肠道菌群群落特征。

    • 乌头产吲哚乙酸内生细菌遗传多样性、抗逆性及其对水稻幼苗生长的影响

      2022, 62(4):1485-1500. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210496

      摘要 (53) HTML (57) PDF 852.63 K (106) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究乌头产吲哚乙酸(IAA)内生细菌的遗传多样性、溶磷解钾能力、抗逆能力及其对水稻幼苗生长的影响,为道地产区乌头产业可持续发展提供科技支撑。【方法】从健康乌头植株分离可培养内生细菌,采用Salkowski比色法测定内生细菌产IAA能力,16S rDNA限制性片段长度多样性(16S rDNA-RFLP)及16S rDNA全长序列研究其遗传多样性及系统发育地位,平板培养法测定产IAA内生细菌溶磷解钾及其对pH、温度、盐、抗生素等的耐受能力,平板法测定菌悬液浸泡后水稻种子萌发率和室内水培法探究产IAA内生细菌对水稻幼苗生长的影响。【结果】从健康乌头植株分离获得24株高产IAA的内生细菌,其分泌IAA的值为21.39-84.43 mg/L。16S rDNA-RFLP分析表明,24株产IAA的内生细菌可分为12个类群,代表菌株16S rRNA基因系统发育结果显示这些菌分属于肠杆菌属(Enterobacter)、克雷伯氏杆菌属(Klebsiella)、泛菌属(Pantoea)、假单胞菌属(Pseudomonas)、微杆菌属(Microbacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)和金黄杆菌属(Chryseobacterium),表现出较丰富的遗传多样性。另外,24株菌中有12株菌具有较强的溶钾能力,大部分供试菌株可耐受较广范围的pH、温度和盐浓度,但对抗生素耐受性不强;10株内生细菌可显著提高水稻种子的萌发率,16株内生细菌可显著促进水稻幼苗的生长,综合筛选出3株内生细菌(JY1-1S、JY3-6S和JY10-1L)既能提高水稻种子发芽率,又能促进水稻幼苗生长。【结论】乌头植株含有较丰富的高产IAA的内生细菌资源,且其遗传多样性丰富;本研究筛选出3株对水稻种子萌发和幼苗生长具显著促进作用的内生细菌,可为后续生物肥料的开发提供优质菌种。

    • 半理性改造提升细菌漆酶Lac15的催化活性

      2022, 62(4):1501-1512. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210502

      摘要 (67) HTML (60) PDF 3.05 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】漆酶可氧化各种底物,在多个工业领域有很好的潜在应用价值。Lac15是一种微生物漆酶,已表现出可观的应用潜能,可望通过蛋白质工程改造提升和拓展其应用。【方法】通过基于结构分析的半理性改造策略,选取推测与电子/质子转移或底物结合直接或间接相关的位点进行定点突变,并测定突变酶对各种底物的活性及酶学性质。【结果】部分突变体对某些底物的活性显著提升,其中D216N对ABTS的催化效率提高了1.0倍,R178V和K433T对多巴胺的催化效率分别增加了1.2和11.1倍。同时,这些突变体保留了野生型酶在应用中的优点如中性最适pH和盐促活等性质。【结论】利用基于结构的半理性改造方法,可改善漆酶Lac15对某些底物的活性。漆酶中的一个保守Asp,对应于Lac15中的D216,可作为提升以ABTS为底物或介体时漆酶活性的一个共同改造目标。

    • 茅草菇菌丝球对铬黑T的脱色降解性能及毒性评价

      2022, 62(4):1513-1523. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210516

      摘要 (55) HTML (49) PDF 1.29 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】利用真菌茅草菇菌丝球对染料铬黑T (EBT)进行脱色和降解,探究在不同环境条件下对染料脱色性能的影响及作用机制。【方法】采用单因素分析探究真菌的最佳脱色能力,分光光度法测定真菌酶活,小麦种子萌发、大肠杆菌接触抑制试验及秀丽隐杆线虫毒性试验测定脱色前后废水的毒性。【结果】茅草菇菌丝球受摇床温度和转速影响较小,在pH 5、28℃、120 r/min下,400 mg/L的EBT溶液脱色率为97.14%。研究表明,茅草菇菌丝球在脱色过程中主要分泌3种木质素酶,即木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶,其最大酶活分别为(134.15±9.93)、(64.1±2.98)和(12.43±0.34) U/L。推断了染料降解的潜在路径,证实EBT的去除是通过生物吸附与降解的协同作用实现的。最后对脱色后的染料废水进行了多级毒性评价,包括植物毒性、微生物毒性和动物毒性,结果表明,脱色后的染料废水毒性显著降低。【结论】该研究对探讨生物法处理工业染料废水具有重要参考价值。

    • 水肥菌一体化番茄基质栽培系统青枯病病株和健株根际微生物群落结构的差异

      2022, 62(4):1524-1535. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210520

      摘要 (51) HTML (72) PDF 2.44 M (97) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究水肥菌一体化基质栽培系统番茄青枯病害发生与根际群落结构的相互关系。【方法】通过田间病情调查,统计番茄青枯病发病率和病情指数,进而利用高通量测序技术比较分析感染青枯病和健康番茄植株根际基质细菌群落结构多样性和组成。【结果】番茄植株在生殖生长期(移栽后60 d)的发病率(6.17%)和病情指数(5.11)均大于营养生长期(移栽后30 d)(分别为2.5%和1.25)。青枯雷尔氏菌在发病初期(1级和2级)植株根际分布数量显著大于发病后期(3级和4级)。病株根际基质Chao1指数和Shannon指数均显著低于健株根际基质。与健株根际基质相比,病株根际基质中变形菌门(Proteobacteria)的相对含量极显著增加,放线菌门(Acidobacteria)和蓝细菌门(Cyanobacteria)的相对含量极显著降低(P<0.01),罗纳杆菌属(Rhodanobacter)和病原菌所在雷尔氏菌属(Ralstonia)相对含量显著增高,冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示其与青枯雷尔氏菌的分布数量呈正相关,而慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、粒状胞菌属(Granulicella)、海管菌属(Haliangium)和德沃斯氏菌属(Devosia)含量显著降低(P<0.05),RDA分析显示其与青枯雷尔氏菌的分布数量呈负相关。【结论】番茄感染青枯病后根际基质微生物多样性和有益菌群数量显著降低,因此,可以通过添加有益菌,调控土壤微生物群落组成来抵御土传青枯病害。

    • 镉污染水稻种子内生细菌的分离及其耐镉性和植物促生性研究

      2022, 62(4):1536-1548. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210542

      摘要 (90) HTML (72) PDF 834.33 K (109) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】植物内生细菌在促进植物生长和重金属污染土壤修复中发挥着重要作用。本研究对镉污染水稻种子内生细菌进行分离和功能鉴定,从而确定其镉耐受性、植物促生性以及对镉胁迫下水稻种子萌发和幼苗生长的影响。【方法】采用乙醇-次氯酸钠联合灭菌法对水稻种子进行表面灭菌,采用标准平板培养法对内生细菌进行分离、纯化;对菌株16S rRNA基因进行扩增和测序,鉴定菌株的分类学地位;运用微量稀释法、电感耦合等离子体质谱法、比色法测定内生细菌的镉耐受性、镉去除率和植物促生性;采用浸种法进行菌剂侵染,观察施加菌剂对水稻种子萌发、幼苗生长和镉积累的影响。【结果】从两个水稻品种的种子中共分离得到133株内生细菌,分属于12个属的24个种。在低镉品种728B中分离得到83个菌株,主要包括假单胞菌属(34.94%)、芽孢杆菌属(28.92%)和类芽孢杆菌属(10.84%)菌株。在高镉品种博B中分离得到50个菌株,主要包括泛菌属(40%)、短小杆菌属(22%)和微杆菌属(12%)菌株。对24个代表性菌株的镉耐受性进行测定,发现镉离子对菌株的最小抑制浓度介于80-2 560 μmol/L,其中芽孢杆菌HNR-4具有最高的镉耐受性。在含有5 mmol/L CdCl2液体培养基中培养24 h,HNR-4对镉的去除率达到77.57%。对24个菌株的植物促生性测定发现,IAA合成量为0.78-40.12 μg/mL;铁载体产生量为1.46-752.74 mg/L;溶磷量为0-3.10 mg/L;ACC脱氨酶比活力为0-9.22 U/mg。施加芽孢杆菌HNR-4菌剂显著提高了镉胁迫下水稻种子萌发率和幼苗茎叶长,减小了镉离子由根部向地上部分的转移系数。【结论】尽管不同镉污染水稻品种的种子内生细菌组成存在一定差异,但这些内生细菌均有不同程度的耐镉性和植物促生性。对耐镉内生细菌的分离和鉴定,有助于进一步探讨重金属污染下内生细菌与植物互作机制以及微生物应用于农田重金属污染修复的潜力。

    • 里氏木霉翻转酶DRS2对木质纤维素降解酶基因表达及分泌的影响

      2022, 62(4):1549-1562. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20210652

      摘要 (98) HTML (90) PDF 5.10 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究以工业生产菌株里氏木霉为研究对象,鉴定翻转酶基因drs2对其纤维素酶表达及分泌的影响。【方法】首先通过BLAST序列比对,从里氏木霉中鉴定出翻转酶基因drs2,并通过同源重组的方法在里氏木霉中构建了drs2基因的敲除菌株∆drs2。对∆drs2菌株及其对照株在不同碳源上的生长发育、蛋白分泌、纤维素酶及半纤维素酶的表达水平等进行比较分析,并对DSR2蛋白进行了亚细胞定位。【结果】与对照菌株Cpyr4相比,∆drs2菌株在葡萄糖、乳糖、微晶纤维素(avicel)等条件下生长速率都明显降低。∆drs2菌株在纤维素诱导条件下的总蛋白分泌量、纤维素酶活力、半纤维素酶活力均显著提高,但drs2基因的缺失并不影响关键纤维素酶基因的转录水平。DRS2蛋白位于里氏木霉菌丝近顶端的顶体位置。【结论】在纤维素为唯一碳源的条件下,drs2基因的缺失导致纤维素酶的产量显著提高,drs2基因不调控纤维素酶基因的转录,而是在其分泌过程中发挥作用。

当期目录


年第卷第

文章目录

过刊浏览

年份

刊期

浏览排行

引用排行

下载排行