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微生物学报

  • 2023年第10期文章目次
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      2023, 63(10):0-0.

      摘要 (134) HTML (213) PDF 17.37 M (257) 评论 (0) 收藏

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      2023, 63(10):0-0.

      摘要 (104) HTML (222) PDF 191.07 K (297) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • 微生物降解玉米赤霉烯酮的研究进展

      2023, 63(10):3711-3726. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230129

      摘要 (447) HTML (766) PDF 1.82 M (604) 评论 (0) 收藏

      摘要:玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)是霉变谷物中常见的霉菌毒素之一,主要出现在霉变的玉米、小麦等谷物中,给畜禽和人类带来一定程度的健康危害,如生殖毒性、免疫毒性、肝毒性和肾毒性等。目前,解决玉米赤霉烯酮污染问题的方法包括物理、化学和生物3个途径。虽然传统的物理和化学脱毒方法已经运用在许多的饲料生产中,但同时也存在着二次污染的风险。生物降解法是一种利用微生物吸附和降解玉米赤霉烯酮的脱毒方法,具有安全环保、高效、特异性强和脱毒率高的特性,且不影响谷物的营养价值,已成为玉米赤霉烯酮降解研究的热点。本文主要介绍了近年来降解玉米赤霉烯酮的微生物种类,并将其归纳分类,从微生物的脱毒能力、脱毒方法和脱毒产物进行了叙述,综述了微生物脱毒的优点及前景,以期为微生物降解玉米赤霉烯酮的理论研究及实际应用提供新的视角。

    • 典型重金属对氯苯类有机物生物转化影响及分子机制研究进展

      2023, 63(10):3727-3745. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230086

      摘要 (203) HTML (374) PDF 923.00 K (450) 评论 (0) 收藏

      摘要:重金属和有机物相互作用,形成共污染,是当今面临的重要环境问题之一。明晰重金属作用下氯苯类化合物(chlorobenzenes,CBs)的转化特性以及典型重金属对CBs生物降解的影响机制,对有效修复重金属-有机物共污染有重要意义。本文首先对CBs生物降解的研究现状进行了总结,明晰了当前CBs降解的主要功能菌属类型,包括伯克霍尔德菌(Burkholderia),假单胞菌(Pseudomonas),脱卤球菌(Dehalobium)和脱卤拟球菌(Dehalococcoides)等;而后概述了重金属与CBs的共污染现状,发现绝大多数污染中存在重金属与CBs共污染现象;随后系统综述了典型重金属对CBs生物转化的影响,表明好氧或厌氧条件下大多数重金属离子对CBs生物转化存在抑制作用,受金属离子种类、浓度、价态及pH影响显著;另外,对重金属影响下的CBs转化机制进行了分析,基于3方面影响构建了分子机制模型。最后对目前还存在的问题与局限性进行了分析,并对未来发展方向进行了展望,以期为重金属-有机物共污染的修复提供支撑。

    • 黏蛋白阿克曼菌辅助治疗恶性肿瘤的研究进展

      2023, 63(10):3746-3757. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230091

      摘要 (139) HTML (424) PDF 496.42 K (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:恶性肿瘤是威胁人类健康的全球重大公共卫生问题,多种方法联合,特别是以靶向治疗联合免疫治疗为主的治疗手段,在一定程度延缓了恶性肿瘤的发展,提高了患者的近期生存率,但这些治疗方法并不能覆盖所有患者,远期疗效仍然有限。因此,如何提高患者的生存质量和远期生存率,降低死亡率,成为当前亟待解决的关键问题。近年来越来越多的研究显示肠道微生物的分布与恶性肿瘤的发生、发展密切相关,或可成为治疗恶性肿瘤的新辅助方法,特别是嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila)的报道较多,然而,关于该菌在恶性肿瘤辅助治疗中安全性和有效性的文献报道尚不多见。因此,本文旨在通过收集近年来嗜黏蛋白阿克曼菌在恶性肿瘤方面的文献,将其研究成果和应用结果进行归纳、分析,以期为临床综合治疗提供一定的药物选择。

    • 基因工程菌的构建、性能研究及其在疾病诊断和治疗中的应用

      2023, 63(10):3758-3772. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230161

      摘要 (401) HTML (798) PDF 492.22 K (622) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着肠道微生物组与宿主关系研究的深入和基因工程的迅速发展,基因工程菌(genetically engineered bacteria,GEB)在医学领域的应用成为研究热点。GEB是指经基因工程改造而具有高效表达外源蛋白质或分子化合物能力的细菌,相比传统药物具有诸多优势。GEB的构建过程包括底盘的选择、功能基因的获取、基因转移和重组这几个基本步骤,包裹技术能够提高其存活率和定殖能力,合成基因回路的应用可使其智能化。功能稳定性、有效性和安全性是评价GEB的一般指标,也是性能优化过程中需要重点关注的方面。GEB在炎症性疾病、肿瘤、代谢性疾病、感染性疾病和神经系统疾病等疾病中已有广泛应用,但实现临床转化还有很多问题亟待解决。本文介绍了GEB的构建和性能研究方法,总结了近年来其在疾病诊断和治疗中的应用,指出了现存问题并提出了展望。

    • 无菌动物及其在微生物与宿主互作机制研究中的应用

      2023, 63(10):3773-3783. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230164

      摘要 (231) HTML (496) PDF 505.60 K (499) 评论 (0) 收藏

      摘要:无菌动物是指通过现代技术手段在其体内外的任何部位均检测不出细菌、真菌、放线菌、支原体、衣原体、螺旋体、立克次氏体、病毒、原生动物和寄生虫的动物。无菌动物因其不携带任何微生物,可转化为携带特定微生物的动物,同时因其免疫系统处于休眠状态,对微生物感染异常敏感,可建立多种悉生动物模型,用于特定微生物感染实验和致病机制研究。此外,无菌动物作为关键工具,是研究菌群与疾病关系的核心,在微生物与宿主健康、疾病和感染机制研究过程中,起着不可替代的作用。本文将对无菌动物及其在微生物与宿主互作机制研究中的应用进行简要综述。

    • >研究报告
    • 毕赤酵母胞嘧啶碱基编辑器的设计与功能评价

      2023, 63(10):3784-3792. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230064

      摘要 (219) HTML (541) PDF 622.21 K (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】在巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)中建立一套分子靶向突变系统,为毕赤酵母的基因工程改造提供高效的编辑工具。【方法】基于规律成簇的间隔短回文重复序列/Cas9核酸酶(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/Cas9 nuclease,CRISPR/Cas9)技术,设计并构建nCas9与胞苷脱氨酶融合表达的胞嘧啶碱基编辑器(cytosine base editor,CBE),并选择酵母基因组中富含碱基C的一段序列作为靶标以评价CBE的碱基编辑功能。电转化酵母后,利用高通量测序技术分析CBE的编辑效率及编辑模式,并进一步探究连接肽长度、融合蛋白相对位置和gRNA靶向序列(即spacer)长度等因素对CBE功能的影响。【结果】nCas9与PmCDA1融合组成的CBE能够实现毕赤酵母基因组碱基C的高效编辑。当连接肽长度为(GGGGS)10时,CBE的编辑效率最高,编辑窗口位于前间隔序列邻近基序(protospacer adjacent motif,PAM)远端的C20–C14之间,其中C18的编辑效率可达85.1%。nCas9与PmCDA1相对位置的改变对CBE的编辑效率和编辑模式的影响不大。而gRNA靶向序列长度影响着CBE的编辑效率,且gRNA靶向序列长度不能低于17 nt,但19–23 nt之间均可引导CBE对基因组的高效编辑。【结论】本研究在巴斯德毕赤酵母中构建了一套具有高效碱基编辑活性的胞嘧啶碱基编辑器,为基于毕赤酵母的基础和应用研究提供了工具支持。

    • 减磷配施有机肥对丛枝菌根真菌群落的复杂度和稳定性的短期效应

      2023, 63(10):3793-3810. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230069

      摘要 (202) HTML (422) PDF 1.09 M (427) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究减磷配施有机肥条件下土壤中丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌群落特性、网络复杂性及群落的稳定性之间的关系,揭示有机肥替代背景下,土壤理化性质与AM真菌的群落结构对网络特征和群落稳定性的短期效应。【方法】在2012年开始的无机磷肥长期定位试验的基础上,于2018年实施减磷配施有机肥裂区试验,共设6个处理:施无机磷0、75、150 kg/hm2;无机磷肥施用量减少30%,即0、52.5、105 kg/hm2,并配施有机肥(猪粪)3 187 kg/hm2,每个处理重复3次。通过高通量测序和生物信息学分析,探究减磷配施有机肥对土壤中AM真菌群落的网络特征及稳定性的短期效应。【结果】相比于无机磷施用,减磷配施有机肥整体上降低了AM真菌群落的α多样性,各处理中的AM真菌优势类群均为球囊霉属(Glomus)和类球囊霉属(Paraglomus)。网络的平均度、平均加权度在无机磷肥及减磷配施有机肥处理中均在适量施磷下达到最大值,且无机磷肥处理大于减磷配施有机肥处理;网络负相关连接线数在无机磷肥处理中随施磷量增加而增加,而在减磷配施有机肥处理中随施磷量增加而减少。减磷配施有机肥通过抑制AM真菌群落间正相互作用来提高负正凝聚力比值,从而促进群落稳定性。相比于AM真菌的指示物种(indicator species)和关键类群(keystone taxa),优势类群(dominant taxa)与AM真菌群落的稳定性密切相关。【结论】在酸性紫色土中,短期减磷配施有机肥通过改变土壤pH、速效磷和有机质,调控AM真菌群落的α多样性和优势类群,进而影响AM真菌群落的网络复杂度和群落稳定性。

    • 硫酸盐对淡水养殖池塘表层底泥微生物的影响

      2023, 63(10):3811-3824. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230075

      摘要 (123) HTML (452) PDF 1.13 M (429) 评论 (0) 收藏

      摘要:硫酸盐引起的生态学效应已得到了越来越多的关注,但目前关于硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响还知之甚少。【目的】探究不同浓度硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响规律及可能的机制。【方法】本研究利用采集自养殖池塘的底泥和表层水构建了试验系统,研究了加入约0 mg/L (对照组)、30 mg/L (T1处理组)、150 mg/L (T2处理组)、500 mg/L (T3处理组) Na2SO4后表层底泥微生物的丰度、多样性、组成和共生网络的变化规律,并分析了环境影响因素。【结果】孵育第30天前,各实验组底泥微生物变化不大;但到第50天时,T2和T3处理组微生物丰度和多样性相比对照组均明显下降。相比其他实验组,T1处理组酸杆菌门(Acidobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)相对丰度出现显著升高(P<0.05),T3处理组变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteriota)相对丰度出现显著升高(P<0.05)。与对照组相比,T1处理组增加了较多差异类群(62种),而T3处理组差异类群大量减少(45种)。共生网络图分析显示硫酸盐浓度的增加引起了底泥微生物网络复杂性的增加,说明微生物群落可能通过自身的调节来响应硫酸盐引起的环境改变。冗余分析(redundant analysis,RDA)和相关性分析揭示底泥总有机碳、总氮和氧化还原电位是影响底泥微生物的主要环境因素,提示底泥微生物可能受到硫酸盐和有机质作用的影响。【结论】较长时间的高浓度硫酸盐会对池塘底泥微生物群落造成重要影响,微生物群落自身的转变和硫酸盐引起的有机质分解改变可能是造成微生物群落变化的关键因素。

    • 生物膜形成中间状态下副溶血弧菌的基因转录谱分析

      2023, 63(10):3825-3842. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230084

      摘要 (188) HTML (457) PDF 899.10 K (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究生物膜形成中间状态下副溶血弧菌的差异基因表达情况,为今后研究生物膜形成调控机制提供基因信息。【方法】以非生物膜形成条件下为参照,采用Illumina HiSeq测序平台进行转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)研究,分析生物膜形成中间状态下副溶血弧菌的基因表达情况,并采用实时定量PCR (quantitative real-time PCR,qPCR)进行验证。【结果】本研究共获得979个差异显著性表达基因(differentially expressed gene,DEG),其中下调基因379个,上调基因600个。基因本体(gene ontology,GO)分类分析结果显示,共有363个DEGs注释到分子功能、细胞组分和生物学过程3个一级分类和30个二级分类;京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)代谢途径分析结果显示,共有706个DEGs归到37个代谢通路中(Q value<0.05),差异表达基因主要集中在细胞代谢和转运通路上;蛋白相邻类的聚簇(clusters of orthologous groups,COG)分类结果显示,有888个DEGs可归为20个类别,涉及DEGs最多的为氨基酸转运与代谢、一般功能预测基因、能量产生与转换以及未知功能基因。qPCR验证挑选的DEGs变化趋势均与RNA-seq的结果一致。此外,从转录组数据中共筛选出10个c-di-GMP代谢相关基因、1个侧生鞭毛蛋白基因(lafA)、13个极生鞭毛合成相关基因、6个荚膜多糖合成相关基因、6个胞外多糖合成相关基因、5个IV型菌毛合成相关基因、膜融合蛋白(membrane fusion protein,Mfp)基因(cpsQ-mfpABC)、14个III型分泌系统1(T3SS1)相关基因、14个Vp-PAI基因(1个tdh2和13个T3SS2基因)、3个VI型分泌系统1(T6SS1)相关基因、6个T6SS2基因、45个推定调控子基因和15个推定的外膜蛋白基因。【结论】生物膜形成引起副溶血弧菌基因表达谱发生明显变化,差异表达基因中包含生物膜形成相关基因、关键毒力基因和许多推定调控子基因等,这为后续研究生物膜形成调控机制提供重要信息。

    • 奥奈达希瓦氏菌CctA介导周质甲基橙还原的电子传递机理

      2023, 63(10):3843-3857. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230088

      摘要 (176) HTML (448) PDF 847.08 K (525) 评论 (0) 收藏

      摘要:电活性微生物奥奈达希瓦氏菌的胞外电子传递(extracellular electron transfer,EET)在污染物降解、环境修复、生物电化学传感、能源利用等方面具有广泛的应用潜力;四血红素细胞色素CctA (small tetraheme cytochrome)是希瓦氏菌周质空间中最丰富的蛋白质之一,能够参与多种氧化还原过程,但目前对CctA在EET中的行为和机理认识仍然有限。【目的】研究阐明CctA蛋白在希瓦氏菌模式菌株MR-1周质空间以偶氮染料作为电子受体的EET中的作用,补充和拓展希瓦氏菌的厌氧呼吸产能机制。【方法】以周质还原型偶氮染料甲基橙(methyl orange,MO)作为电子受体,在mteal reduction (Mtr)蛋白缺失菌株Δmtr中研究MO的周质还原特点,并通过基因敲除和回补表达研究CctA蛋白在周质电子传递中的作用。【结果】在缺失Mtr通道的情况下,细胞色素CctA可以介导周质空间的电子传递而还原MO。重组表达CctA在低水平时,MO在周质空间中的还原速率与其表达水平呈正相关,更高水平的CctA表达无助于进一步提高MO的还原速率。蛋白膜伏安结果展示了CctA与周质空间内其他高电位氧化还原蛋白的显著区别,可能参与构成一条低电位的MO还原通道。【结论】从分子动力学层面揭示了CctA在周质MO还原中的独特电子传递行为,为进一步推进对细菌周质电子传递机制的理解,以及通过合成生物学设计或改造胞外氧化还原系统、强化生物电化学在污染物降解中的应用提供了重要信息。

    • Pseudomonas oryzihabitans EN-F4菌株的脱氮特征及羟胺对其脱氮过程的促进作用

      2023, 63(10):3858-3875. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230094

      摘要 (179) HTML (493) PDF 993.70 K (474) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)微生物在生物脱氮中具有重要作用,而能同时去除废水中多种无机氮尤其是羟胺的HN-AD微生物报道较少。本研究从菜地中分离筛选出一株能同时去除羟胺和亚硝酸盐的HN-AD菌株EN-F4,探究其脱氮特征以及羟胺对其脱氮过程的影响,为提高废水处理效率奠定基础。【方法】通过形态学和16S rRNA基因测序对该菌株进行鉴定,并利用批量试验研究该菌株的脱氮特征,结合氮平衡、酶活性和特异性酶抑制剂探索菌株的HN-AD机理,最后通过添加羟胺研究其对不同氮源转化的影响。【结果】菌株EN-F4经鉴定为栖稻假单胞菌(Pseudomonas oryzihabitans),该菌株在25℃条件下对铵盐、羟胺、亚硝酸盐和硝酸盐的去除效率分别为99.27%、99.13%、87.01%和85.20%,对应的最大去除速率分别为8.27、1.85、5.10和5.31 mg/(L·h)。更突出的是,外加羟胺后不会抑制该菌的反硝化能力,反而促进了亚硝酸盐和总氮的去除,其最大去除速率分别提升至7.80 mg/(L·h)和7.51 mg/(L·h)。结合酶活性的成功检测、氮平衡和HN-AD特异性酶抑制剂分析证实了菌株具有优异的HN-AD能力。【结论】菌株Pseudomonas oryzihabitans EN-F4可以在25℃条件下高效地进行HN-AD去除废水中的多种无机氮,且羟胺能显著促进亚硝酸盐和总氮的去除。

    • 谷氨酸棒杆菌不同生长时期非编码sRNA的预测与鉴定

      2023, 63(10):3876-3890. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230109

      摘要 (125) HTML (518) PDF 1.22 M (401) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究与挖掘不同生长时期谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)中潜在的小的非编码RNA (small non-coding RNA,sRNA)。【方法】检测不同时期和不同工业改造的谷氨酸棒杆菌菌株的RNA-Seq数据构建表达文库,通过sRNA-Detect和APERO两种方法构建潜在的sRNA数据库。以逆转录PCR检测(real-time reverse transcription PCR,RT-PCR)方法检测sRNA的表达,并通过生物信息学方法分析潜在sRNA的调控位点、二级结构及保守结构域。【结果】构建了包含2 653条潜在sRNA的数据库,依据其相较于编码序列(coding sequence,CDS)区域的位置进行分类、预测功能。发现了在高GC革兰氏阳性菌中普遍存在的sRNA00130,随生长时期表达量变化的sRNA00257,常时高表达的sRNA02036、sRNA02037等sRNA。依据自由结合能预测潜在sRNA可能的结合位点、二级结构,预测结果显示潜在的sRNAs同多种细胞复制、代谢通路基因相关。大多数潜在sRNA仅在谷氨酸棒杆菌中具有保守性。【结论】谷氨酸棒杆菌潜在sRNA的发掘对于填补谷氨酸棒杆菌生长调控机制的空缺具有重要作用,提供了新的可能的调控工具与改造位点。

    • 卡伍尔氏链霉菌NA4的Ⅱ型聚酮基因簇的靶向激活及其产物鉴定

      2023, 63(10):3891-3904. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230120

      摘要 (150) HTML (473) PDF 935.00 K (378) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】以基因组信息为导向,定向激活海洋来源卡伍尔氏链霉菌(Streptomyces cavourensis) NA4中沉默的Ⅱ型聚酮类次级代谢产物生物合成基因簇,鉴定新产生的次级代谢产物的结构和抑菌活性。【方法】通过添加启动子和敲除负调控基因的方法激活实验室培养条件下沉默或低表达的生物合成基因簇,并完成目标化合物的分离与纯化,通过电喷雾质谱(electrospray ionization-mass spectrometry,ESI-MS)和核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)数据分析鉴定目标化合物结构,对目标化合物进行抑菌活性鉴定,基于生物信息学信息推导化合物的生物合成途径。【结果】根据基因组生物信息学分析,从海洋来源链霉菌Streptomyces cavourensis NA4中选取一个编码PKSⅡ型次级代谢产物的生物合成基因簇开展研究,成功激活目标基因簇,从中分离到1个PKSⅡ型化合物,推导了其生物合成途径并进行了抑菌活性鉴定。【结论】基因组导向下的天然产物挖掘,可以目标明确地分离产物,充分挖掘链霉菌编码次级代谢产物的潜力。

    • 一株枯草芽孢杆菌原噬菌体Bsu-yong1的基因组分析

      2023, 63(10):3905-3922. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230127

      摘要 (250) HTML (450) PDF 1.11 M (510) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是在自然界中广泛存在的革兰氏阳性菌,其抗逆性极强,能抑制大多数有害菌的繁殖,是常用的产酶菌,用其生产的蛋白酶、淀粉酶占全球工业酶产量的50%。原噬菌体(prophage)整合在宿主基因组中,可为宿主提供基因和生物学功能,非常具有研究价值。以往,有关B. subtilis原噬菌体的报道主要集中于缺陷型原噬菌体(defective prophage),本研究对一株非缺陷型活性原噬菌体(active prophage)的基因组进行解析,以扩充对非缺陷型原噬菌体的认知。【方法】使用丝裂霉素C从枯草芽孢杆菌中诱导一株噬菌体,命名为Bacillus phage Bsu-yong1(简称Bsu-yong1)。对Bsu-yong1进行负染、透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)观察,用Illumina MiSeq测定其基因组序列、综合运用生物信息学工具对其进行基因功能注释和系统进化分析。【结果】Bsu-yong1与PBSX类缺陷型原噬菌体在形态上相似,但Bsu-yong1具有完整的噬菌体基因组,这与缺陷型原噬菌体不同,后者在包装过程中不能正确包裹自身的基因组,而是随机包裹一段宿主染色体。Bsu-yong1基因组全长为43 590 bp,G+C含量为41%,含有62个开放阅读框(open reading frame,ORF),呈模块化分布。Bsu-yong1拥有基因编码T7SS效应器LXG多态性毒素(T7SS effector LXG polymorphic toxin)、ImmA/IrrE蛋白和SMI1/KNR4蛋白。前二者为细菌毒素(toxin),后者为抗毒素(antitoxin),toxin-antitoxin是细菌免疫系统重要成员,参与菌间竞争与环境适应。此前,尚未有编码LXG polymorphic toxin的基因在噬菌体中被发现和报道。在基于全基因组比对构建的蛋白谱进化树(proteomic tree)中,Bsu-yong1与噬菌体sv105、rho14、vB_BteM-A9Y聚集形成一个独立的进化支(clade),基因组比对显示它们基因组的复制与调控模块具有高度保守性,它们共享29个核心基因(core gene),均具有PBSX样形态特征。Bsu-yong1与其他噬菌体的进化距离较远。将Bsu-yong1与所有噬菌体进行比对,得到的成对序列比较(pairwise sequence comparison,PASC)最大值为46.72%,小于属边界值(70%)。【结论】vB_Bsu-yong1在有尾纲中代表一个新的未知的属;建议构建一个新的科(family),该科由Bsu-yong1与噬菌体sv105、rho14、vB_BteM-A9Y组成。vB_Bsu-yong携带免疫相关基因,它可能有利于宿主在菌间竞争中获胜和适应环境。本研究丰富了噬菌体基因数据库,拓展了对芽孢杆菌活性原噬菌体的认知。

    • 地衣芽孢杆菌对南美白对虾零水交换养殖系统细菌群落的影响

      2023, 63(10):3923-3938. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230083

      摘要 (128) HTML (499) PDF 844.65 K (256) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)对南美白对虾(Penaeus vannamei)免疫反应、抗病性和营养的影响已被广泛研究,但零水交换养殖系统下地衣芽孢杆菌对对虾肠道和养殖水环境微生物群落的影响尚不清楚。【方法】通过收集添加地衣芽孢杆菌在饲料或水中后,对虾肠道、池水和池低沉积物样品,通过16S rRNA基因测序和线性判别分析(linear discriminant analysis effect size,LEfSe)进行微生物分析。【结果】结果表明,添加地衣芽孢杆菌对对虾的生长影响较小。此外,添加方式的不同对对虾肠道菌群的影响较小。但添加地衣芽孢杆菌可以有效地改变对虾肠道微生物群落,并改善对虾免疫力。【结论】这些结果有助于全面了解在零水交换养殖系统中,通过饲料和水添加地衣芽孢杆菌后对虾肠道和环境的变化,从而为选择正确的益生菌以及如何添加益生菌维持对虾健康提供基础信息。

    • 药用植物刺山柑不同部位细菌群落结构及其多样性

      2023, 63(10):3939-3954. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230131

      摘要 (151) HTML (494) PDF 1.05 M (499) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究传统药用植物刺山柑(Capparis spinosa L.)不同部位细菌群落结构、物种组成和多样性特征,为药用植物微生物资源的开发及微生物与宿主互作提供理论依据。【方法】本研究以刺山柑地上部植物组织(果实、茎)和地下部土壤(根际土壤、非根际土壤)为研究材料,采用高通量测序技术分析刺山柑不同部位细菌的16S rRNA基因多样性,比较其细菌群落结构和物种组成特征。【结果】刺山柑4种样本共获得的3 649个操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU),属于34门、88纲、248目、464科和1 051属。土壤样本的细菌多样性大于植物组织,细菌群落多样性以根际土壤、非根际土壤、茎和果实的顺序逐渐降低,果实内生细菌群落多样性始终最低,显著低于根际土壤。不同部位相对丰度较高的细菌门如下:植物组织中以变形菌门为主,根际土壤中为变形菌门和放线菌门,非根际土中为厚壁菌门和放线菌门。无色杆菌属(Achromobacter)、欧文氏菌属(Erwinia)、肠球菌属(Enterococcus)、微小杆菌属(Exiguobacterium)、乳杆菌属(Lactobacillus)和克雷伯氏菌属(Klebsiella)主要存在于刺山柑植物组织中。游动球菌属(Planomicrobium)、库克菌属(Kocuria)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、链霉菌属(Streptomyces)、微枝形杆菌属(Microvirga)和节杆菌属(Arthrobacter)主要分布于土壤中。β多样性分析结果表明,刺山柑植物组织和土壤的细菌群落结构具有显著差异,同类型样本的细菌群落结构相似。【结论】刺山柑土壤样本中细菌群落的多样性和丰富度均高于植物组织,刺山柑不同部位的细菌群落组成不同。本研究对刺山柑不同部位细菌群落结构进行了初步分析,鉴定了各部位细菌群落中的核心菌群,为以后挖掘刺山柑的功能研究和利用提供了准确的微生物信息。

    • 2017–2022年中国口蹄疫流行状况分析

      2023, 63(10):3955-3966. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230136

      摘要 (249) HTML (591) PDF 682.95 K (490) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】分析近年来中国口蹄疫流行和传播特点,研判口蹄疫流行趋势。【方法】以2017-2022年间中国报告发生的口蹄疫疫情为研究对象,从疫情的“三间分布”、生产环节分布、流行毒株分子流行病学分析及溯源等方面,对近6年的疫情情况进行系统梳理。【结果】2017-2022年间中国共有15个省份报告发生口蹄疫疫情54次。总体形势稳定:Asia 1型口蹄疫维持无疫状态;2019-2022年连续4年未发生A型口蹄疫疫情;田间以散发O型口蹄疫为主。六年间报告牛口蹄疫疫情36次,羊疫情1次,猪疫情17次。分子流行病学研究表明,O/Mya-98、O/Ind-2001、O/CATHAY、O/PanAsia和A/Sea-97这5个流行毒株同时流行,且与同时期周边国家(缅甸、老挝和越南等)口蹄疫毒株遗传关系密切。流行病学调查结果显示,疫情(尤其是牛疫情,占比66.7%)主要发生在流通(57%)、散养(32%)等免疫薄弱环节。【结论】对内强化疫苗免疫和流通动物管控,对外严防境外毒株传入仍是今后中国口蹄疫防控的重要任务。

    • 高寒特境中甸黄芪植物根际微生物物种多样性及其抗生物膜活性成分

      2023, 63(10):3967-3986. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230137

      摘要 (127) HTML (401) PDF 1.24 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:滇西北高寒地区分布着丰富的黄芪属植物资源,该属植物“根际效应”明显,其根际微生物极具抗菌药用资源研究价值。【目的】认知滇西北高寒特境中甸黄芪根际微生物的物种多样性,探究其可培养菌株次生代谢产物的化学多样性及抗菌、抗生物膜活性。【方法】采用宏基因组和微生物纯培养方法对中甸黄芪植物根际微生物进行物种多样性分析,同时采用高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)、超高效液相色谱-质谱联用法(ultra-performance liquid chromatography-mass spectrometry,UPLC-MS)结合“微量肉汤稀释法” “孔板法”等多级联合筛选策略综合评估可培养菌株的抗菌活性药源研究价值。【结果】对中甸黄芪根际土壤样本的微生物分类操作单元(operational taxonomic units,OTU)进行分类注释,得到22门54纲105目187科316属856种微生物,其中优势菌群为慢生根瘤菌属。纯培养共获得27属54种95株可培养菌株,包括20属33种54株细菌和7属21种41株真菌,优势属分别为芽孢杆菌属和青霉属。其中,1株细菌Pseudomonas tolaasii ZTB4和3株真菌Aspergillus tabacinus ZNF17、Lecanicillium aphanocladii ZNF15、Umbelopsis nana ZTF31的次生代谢产物具有广谱抗菌活性。同时,菌株ZTB4和ZNF17的次生代谢产物也显示出优秀的抗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)生物膜活性,并已验证这2株菌株的主要活性成分分别为环脂肽类与黄酮类。【结论】中甸黄芪植物根际微生物物种多样性较为丰富,其可培养菌株次生代谢产物有较好的化学多样性和抗菌、抗生物膜活性。研究结果为我国特境特色微生物药用资源的开发利用提供理论依据。

    • 探讨不同浓度的清郁和降汤对反流性食管炎大鼠肠道菌群的影响

      2023, 63(10):3987-3999. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230141

      摘要 (149) HTML (362) PDF 1.08 M (449) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】观察不同浓度的清郁和降汤对反流性食管炎(reflux esophagitis,RE)的治疗效果,并探讨其对肠道菌群的影响。【方法】将36只健康雄性SD大鼠随机分为6组,其中1组为假手术组,剩余5组大鼠采用“前胃结扎+外置幽门部分结扎术”手术造模方法建立反流性食管炎模型。造模2周后将术后全部存活的30只大鼠随机分成对照组、中药高剂量组(予高剂量清郁和降汤)、中药中剂量组(予中剂量清郁和降汤)、中药低剂量组(予低剂量清郁和降汤)、西药组(予泮托拉唑钠肠溶胶囊+枸橼酸莫沙比利分散片+复方嗜酸乳杆菌片),每组6只。于术后第15天开始灌胃,其中假手术组及对照组予蒸馏水灌胃,其他组分别给予相应的药物灌胃,持续灌胃14 d后将所有大鼠处死后进行取材。以苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色观察大鼠食管组织的病理学改变;采用16S rRNA基因高通量测序检测其肠道黏膜的菌群构成。【结果】反流性食管炎大鼠存在着较为明显的肠道菌群结构变化及肠道菌群多样性较低的情况,B组(对照组)中厚壁菌门和拟杆菌门占比减少,变形菌门占比增多,且假单胞菌属、青枯菌属等细菌增多。低、中、高3种浓度的清郁和降汤均能够提升RE大鼠的肠道菌群多样性,增加拟杆菌门及厚壁菌门,降低变形菌门的占比,从属水平上看,清郁和降汤能够提升大鼠肠道中拟杆菌属、乳杆菌属、瘤胃球菌属、颤螺旋菌属、双歧杆菌属和狄氏副拟杆菌属等益生菌占比。以D组(中剂量组)对大鼠肠道菌群多样性提升最为明显,其效果最接近假手术组。特征微生物方面,B组以变形菌门为特征性微生物,D、E两组出现了放线菌门及拟杆菌门下属细菌为特征微生物的情况,在门水平与F组相同。【结论】清郁和降汤能够有效地治疗反流性食管炎,其机制可能与改变RE大鼠的肠道菌群结构、减少有害菌、提升益生菌的占比和改善肠道菌群多样性有关。

    • 高耐酸酒酒球菌常压室温等离子体诱变选育及其苹果酸-乳酸发酵研究

      2023, 63(10):4000-4015. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230144

      摘要 (143) HTML (505) PDF 1.06 M (386) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】为选育出高度耐酸性酒酒球菌(Oenococcus oeni)突变菌株,研究其胁迫耐受性能及苹果酸-乳酸发酵(malolactic fermentation,MLF)能力。【方法】以酒酒球菌SD-2a为出发菌株,通过常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变技术,筛选高耐酸性酒酒球菌突变菌株,并探究其乙醇耐受性及在模拟酒和葡萄酒条件下的MLF能力。【结果】经过ARTP诱变处理后,利用pH 3.0的胁迫传代培养和分离纯化等,获得了5株β-葡萄糖苷酶活性较好的耐酸突变菌株,且在高乙醇浓度下表现出了较好的耐乙醇性。其中突变菌株ARTP-2在模拟酒中的β-葡萄糖苷酶活性和l-苹果酸累积降解量最高,且其在葡萄酒中l-苹果酸降解速率快于出发菌株,在第18天完成MLF,发酵后的葡萄酒香气成分的含量显著高于接种SD-2a的酒样。【结论】突变菌株ARTP-2具有良好的胁迫耐受性和MLF能力,对葡萄酒的香气起到积极的作用,为进一步开发优质的MLF商业发酵剂奠定基础。

    • 基于转录组和加权基因共表达网络的广叶绣球菌木质纤维素降解特性分析

      2023, 63(10):4016-4033. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230150

      摘要 (177) HTML (541) PDF 1.70 M (432) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】分析广叶绣球菌(Sparassis latifolia)在不同木质纤维素诱导条件下基因表达差异,为广叶绣球菌木质纤维素降解关键基因和分子机制研究提供参考。【方法】以松木、杉木、甘蔗渣和天然堆积发酵后的杉木和发酵后的甘蔗渣为碳源,在液体培养条件下培养诱导广叶绣球菌,对其转录组进行测序研究,并对不同木质纤维素诱导样本进行加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)。【结果】杉木培养与松木培养比较组差异表达基因最少(20个),蔗渣培养与松木培养比较组差异表达基因最多(486个)。基因本体(gene ontology,GO)富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及氧化还原酶活性、单加氧酶活性和铁离子结合活性等,京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析结果表明,差异表达基因主要涉及戊糖和葡萄糖醛酸转换、甲烷代谢和乙醛酸盐和二羧酸盐代谢等通路。发酵甘蔗渣为碳源培养时,纤维素和半纤维素降解相关的糖苷水解酶基因表达量总体上较高,而未发酵的松木、杉木和甘蔗渣为碳源培养时木质素降解或修饰相关的碳水化合物辅助酶基因表达量总体上较高。利用WGCNA共鉴定出10个共表达模块,其中green模块与未发酵蔗渣诱导显著正相关,blue模块与发酵甘蔗渣诱导显著正相关,magenta和turquoise模块与发酵杉木诱导显著正相关。GO富集分析结果表明,turquoise模块内基因显著富集到尿素跨膜转运子活性、甲基转移酶活性和单加酶活性等,blue模块基因显著富集到水解酶活性和β-甘露糖苷酶活性。KEGG通路富集分析结果表明,blue模块内基因显著富集的通路有半乳糖代谢、果糖和甘露糖代谢、苯丙氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢等。通过构建互作网络图挖掘到12个核心基因,其可能参与了基质降解及相关基因的表达调控。【结论】不同木质纤维素类型显著影响了广叶绣球菌木质纤维素降解基因的差异表达轮廓,这种差异反映了广叶绣球菌对不同木质纤维素特异的降解策略。

    • 西藏青稞根际细菌群落结构及多样性

      2023, 63(10):4034-4050. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230154

      摘要 (151) HTML (700) PDF 1.46 M (669) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】分析西藏不同种植区青稞根际土壤细菌群落结构及其影响因素,揭示特定环境下根际细菌生物标志物,为发掘研究优异根际促生菌及其作用提供参考。【方法】采用16S rRNA基因高通量测序技术和数据统计分析,比较了西藏5个市青稞种植区根际土壤细菌群落组成和结构差异,分析了青稞根际细菌生物标志物及群落结构变化的驱动因素。【结果】通过测序45个根际土壤样品获得10 715个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs),共43门、1 244属、2 783种,其中放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门(Firmicutes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)、粘球菌门(Myxococcota)和髌骨细菌门(Patescibacteria)为优势菌门,相对丰度占比94.92%-96.56%。五个市的根际细菌群落结构存在明显的差异,组间差异大于组内差异(R=0.226 9,P=0.001),其中放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、拟杆菌门和髌骨细菌门丰度存在显著性差异(P<0.05)。五个市青稞根际土壤存在潜在生物标志物,拉萨和山南只有3个和6个特有细菌进化支,共现网络更为复杂、OTUs间联系更为紧密。变形菌门、绿弯菌门、放线菌门和酸杆菌门是青稞根际土壤中主要的关键细菌门,内生菌门、Methylomirabilota和蓝细菌分别是林芝市、日喀则市和山南市的特有关键类群。青稞根际细菌群落结构的变化主要与环境因子pH、全钾(total potassium,TK)、速效钾(available potassium,AK)、碳磷比(C:P)和海拔有关,其中TK是影响根际土壤细菌群落最重要的因子(r2=0.621 4,P=0.001)。【结论】西藏青稞根际细菌多样性丰富,5市间存在显著差异,且不同生长区青稞根际具有特有的生物标志物,为进一步研究特有根际细菌在青稞生长和环境适应中的作用,发掘优异根际促生菌提供参考。

    • 内生真菌KLBMP0506对拟南芥的促生作用

      2023, 63(10):4051-4063. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230160

      摘要 (237) HTML (540) PDF 831.83 K (499) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究植物内生菌Wickerhamomyces sp.KLBMP0506对拟南芥(Arabidopsis thaliana)的促生作用及潜在的促生机制。【方法】本研究以野生型拟南芥为试验材料,将其与菌株KLBMP0506进行平板共培养及盆栽接种试验,并测定拟南芥鲜重、干重、主根长、侧根数、叶绿素含量和可溶性糖含量等生长、生理指标,同时对筛选的与拟南芥侧根、主根形成及生长素合成和运输相关的11个基因进行实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)分析。【结果】接种目的菌株KLBMP0506后,平板试验的拟南芥鲜重及侧根、盆栽试验的拟南芥鲜重、干重、茎长、叶绿素含量和可溶性糖含量均有一定程度的增加;分隔平板试验及菌株KLBMP0506发酵液中促生活性物质分析显示,该菌株产生的挥发性有机物质及其发酵液中的正丁醇和乙酸乙酯提取物均对拟南芥有明显的促生作用;此外,qRT-PCR分析显示KLBMP0506处理后,拟南芥中与侧根形成相关基因ABI4FLA1的表达出现不同程度的下调,与生长素合成、运输相关基因AUX1EIR1YUC4的表达整体呈上调趋势,表明菌株KLBMP0506可能通过调控拟南芥中与侧根形成以及与生长素合成和运输相关基因的表达,而实现对拟南芥的促生作用。【结论】本研究明确了菌株KLBMP0506对模式植物拟南芥的促生作用,为其开发成为微生物菌肥提供理论依据。

    • >技术与方法
    • CRISPR/Cas9介导的USP30基因敲除细胞系的建立及其对塞内卡病毒增殖的影响

      2023, 63(10):4064-4074. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230089

      摘要 (178) HTML (799) PDF 777.41 K (469) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】利用规律成簇的间隔短回文重复序列/Cas9核酸酶(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/Cas9 nuclease,CRISPR/Cas9)技术建立USP30基因敲除的人胚胎肾细胞(human embryonic kidney 293T cells,HEK-293T)细胞系,为开展宿主泛素特异性蛋白酶30(ubiquitin-specific protease 30,USP30)蛋白的功能研究建立了细胞模型;同时,初步探究USP30蛋白在病毒感染过程中的作用。【方法】根据Ensemble数据库查询USP30基因序列,定位USP30在基因组中不同转录本重叠区的第一个外显子段,设计并合成2对引导RNA (single guide RNAs,sgRNA),分别构建在pX459载体中;将pX459-USP30-sgRNA质粒转染HEK-293T细胞,并用嘌呤霉素处理,筛选出转染阳性的细胞,然后通过有限稀释法筛选单克隆细胞,通过Western blotting及测序检测USP30基因的敲除。通过Western blotting及实时荧光定量PCR分析比较塞内卡病毒(Senecavirus A,SVA)在野生型和USP30基因敲除HEK-293T细胞中的复制差异。【结果】Western blotting及测序证实USP30基因敲除单克隆细胞系构建成功。进一步实验发现,SVA在USP30基因敲除细胞中的复制水平显著低于野生型细胞。【结论】成功构建USP30基因敲除的HEK-293T细胞系,首次证明USP30对SVA的复制具有促进作用,为进一步揭示USP30相关免疫反应和SVA感染过程的作用机制提供了良好的细胞模型,也为开展宿主USP30蛋白调控病毒复制的机制研究提供了关键工具和一定的理论依据。

    • >其他
    • 撤销发表:病原菌效应因子调控宿主泛素化修饰的研究进展

      2023, 63(10):4075-4075. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220946

      摘要 (214) HTML (208) PDF 97.10 K (338) 评论 (0) 收藏

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