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微生物学报

  • 2023年第11期文章目次
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      2023, 63(11):0-0.

      摘要 (127) HTML (205) PDF 33.60 M (466) 评论 (0) 收藏

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      2023, 63(11):0-0.

      摘要 (126) HTML (214) PDF 184.37 K (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • 新型冠状病毒及泛β冠状病毒广谱中和单抗的研究进展

      2023, 63(11):4081-4100. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230078

      摘要 (283) HTML (697) PDF 603.60 K (746) 评论 (0) 收藏

      摘要:新型冠状病毒的全球大流行,给人类的生命健康和社会秩序带来了巨大的危害。疫苗、小分子药物及各类抗体药物的研发在遏制新型冠状病毒感染传播、降低重症率和死亡风险上发挥了积极的作用。然而,由于新冠病毒庞大的感染基数及自身易突变的特征,当前已经演化出多种能逃逸疫苗及中和抗体的变异株,显著削弱了抗体的保护效果。研发新型冠状病毒广谱甚至泛β冠状病毒广谱的中和抗体对于未来新冠变异株及其他高致病性β冠状病毒的防治具有重要意义。本文从新型冠状病毒中和抗体的筛选制备策略、作用机制、中和效果及广谱性等方面进行了系统综述,并对当前面临的挑战和未来的发展方向进行了讨论和展望,以期为后续相关研究提供参考。

    • 新型可移动RND家族外排泵TMexCD-TOprJ的研究进展

      2023, 63(11):4101-4117. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230191

      摘要 (278) HTML (651) PDF 744.41 K (612) 评论 (0) 收藏

      摘要:抗生素被认为是现代医学的基石之一,但包括抗生素在内抗菌药物的滥用也加速了可抵抗多种抗菌药物“超级细菌”的出现。耐药基因是导致细菌产生耐药性的关键因素,可通过质粒、转座子(transposon, Tn)、插入序列(insertion sequence, IS)等可移动元件(mobile genetic elements, MGEs)进行水平转移,严重威胁公共卫生安全。近年来,面对碳青霉烯类药物和多黏菌素耐药性的暴发,替加环素被视为人类面临多重耐药细菌感染的最后一道防线。近期发现了一种主要存在于质粒上的新型可移动外排泵基因簇tmexCD-toprJ,可编码耐药结节细胞分化家族(resistance-nodulation-cell division, RND)外排泵,排出菌体内包括替加环素在内的多种抗生素,大幅提升了细菌的耐药性。tmexCD-toprJ基因簇可以随质粒等可移动元件进行水平转移,已经传播至人、动物和环境中,给公共卫生健康造成了严重威胁。然而,目前人们对于其具体结构和功能作用机制等研究仍不透彻。本文系统总结tmexCD-toprJ耐药基因的分布特征、传播机制及外排泵结构等研究现状,并基于同一健康(One Health)理念提出了阻遏其扩散的措施,为减缓tmexCD-toprJ传播提供科学依据。

    • 微生物降解秸秆木质素的研究进展

      2023, 63(11):4118-4132. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230201

      摘要 (399) HTML (772) PDF 604.96 K (878) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国秸秆资源丰富,每年产生逾8亿t作物秸秆。通过秸秆直接还田或肥料化还田不仅可以减少化肥的施用量,缓解农业污染压力,还能实现农作物秸秆的循环利用。木质素结构复杂,且与纤维素和半纤维素相互缠绕,因此秸秆的自然腐解过程中,木质素是主要的限速因子,为了提高降解效率,木质素降解菌的发掘和降解机制也逐渐成为研究热点。本文综述了降解木质素的真菌和细菌的研究现状,对比其真菌和细菌降解特性的优缺点并分析复合降解菌群的优势。随后对木质素降解酶系的酶学性质、在不同微生物中的表达特性进行总结,对木质素降解机制及衍生芳烃代谢路径的研究进展进行综述。最后整理木质素降解微生物在秸秆肥料化技术中的应用进展,并探讨了微生物降解秸秆木质素的应用前景和未来的研究方向。

    • 细菌中介导多重耐药的Tn7转座子研究进展

      2023, 63(11):4133-4143. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230223

      摘要 (220) HTML (540) PDF 699.71 K (999) 评论 (0) 收藏

      摘要:转座子是介导细菌耐药性传播的重要可移动遗传元件。Tn7转座子与细菌耐药密切相关,其携带转座模块和Ⅱ类整合子系统。Tn7编码转座相关蛋白TnsABCDE进行“剪切-粘贴”机制转座,转座核心TnsABC也可与三链DNA或Cas-RNA复合物结合实现转座。近年来新发现了多种介导多重耐药的Tn7转座子,其在介导细菌抗生素、消毒剂和重金属抗性基因的获得、传播扩散等方面发挥了重要作用。本文综述了细菌中Tn7转座子的遗传结构、转座机制、流行以及新发现的介导多重耐药的Tn7转座子,以期为细菌中Tn7转座子的深入研究提供参考。

    • >研究报告
    • 钝顶螺旋藻低中温适应型新品系的选育及RAPD分析

      2023, 63(11):4144-4153. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220939

      摘要 (151) HTML (517) PDF 599.82 K (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】选育低中温适应型螺旋藻新品系,显著拓展螺旋藻工厂化培植的地理范围及时间、提高产量和降低成本。【方法】以用于工厂化培植的钝顶螺旋藻(Spirulina platensis) ZJU0116为出发品系,用组织匀浆和离心分离法制得其单细胞或原生质球,先以0.6%甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate, EMS)处理30 min,再用2.4 kGy的60Co γ射线辐照,进行低温逆境筛选、5次冷/热(12 ℃/38 ℃)骤变交替处理、藻丝单体分离培养、温度适应面构建和蛋白质含量等检测及生产培植试验。【结果】获得了1株蛋白质含量与ZJU0116的相当、而温度适应面和平均日产量依次提高10.7%和10.9%的低中温适应型突变体,命名为ZJU0116(LMTA)。光学显微形态与随机扩增的多态性DNA (randomly amplified polymorphic DNA, RAPD)分析结果显示,与其亲本ZJU0116相比,ZJU0116(LMTA)藻丝的螺旋数和长度依次减少54.4%和42.1%,螺距增加28.8%;基因组DNA在随机引物S30的扩增产物中多了1条约470 bp的条带。【结论】ZJU0116(LMTA)在工厂化培植中温度适应性好、生产性状稳定,干藻粉产量可增加10%以上,可为当前螺旋藻产业深度融合“双碳”目标、迈向高质量发展新阶段提供必要支撑。

    • 滨海盐渍土野大豆根瘤菌分离筛选及其在大豆中的应用

      2023, 63(11):4154-4166. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230162

      摘要 (247) HTML (549) PDF 865.80 K (521) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】了解盐渍土野大豆根瘤菌的多样性,筛选具有耐盐促生作用的菌株,为栽培大豆耐盐菌剂的开发提供菌种资源。【方法】采用传统培养方法从滨海盐渍土野大豆中分离根瘤菌,评价菌株的促生特性,并验证其对野大豆和栽培大豆的促生效果。【结果】从野大豆根和根瘤样品中分离出87株根瘤菌,主要为中华根瘤菌属(Sinorhizobium)、根瘤菌属(Rhizobium)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)。测定了24株代表性菌株的促生特性,发现有16株根瘤菌具有产吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)能力,6株能够产生1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-amino-cyclopropane-1- carboxylic, ACC)脱氨酶,16株具有溶磷活性,6株能够产生铁载体。根据以上促生特性,选择了11株优良根瘤菌进行野大豆促生和结瘤能力评价,发现美洲中华根瘤菌(Sinorhizobium americanus) DL3的性能优于其他菌株。最后,通过盆栽试验检测了菌株DL3对野大豆和栽培大豆耐盐能力的影响,发现菌株DL3在盐胁迫下能促进野大豆和大豆的生长,同时,降低了叶片脯氨酸水平,缓解了植物的盐胁迫程度。【结论】菌株DL3在提高植物耐盐性方面具有一定的作用,对实现大豆的盐碱地种植具有重要的理论意义和实践价值。

    • 大肠杆菌抗噬菌体基因的挖掘及其抗噬菌体菌株的构建

      2023, 63(11):4167-4184. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230167

      摘要 (278) HTML (701) PDF 1012.96 K (509) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】噬菌体是工业发酵侵染底盘细胞的专一性病毒,由于其广泛存在以及难以根除,极大影响了发酵生产,从基因水平进行抗噬菌体基因的挖掘以及功能验证可以显著增强底盘细胞的抗噬菌体的能力,从而达到从源头上抵御噬菌体污染的目的。为了选育具有噬菌体抗性的工程菌株,本研究旨在分析选取抗噬菌体的基因以及构建抗噬菌体的工程菌株。【方法】采用共进化筛选、重测序手段、重组菌株构建以及噬菌体侵染的敏感验证实验等方法,获得具有抗噬菌体属性的工程菌株。【结果】实验通过共进化共筛选得到7株抗噬菌体驯化菌株,基因组重测序以及Annovar软件分析,发现了12个基因发生位点突变,选取位点突变频率较高的dnaE (DNA聚合酶III亚基α)、yhjH (环状二GMP磷酸二酯酶)及rzoD (假定的噬菌体裂解脂蛋白) 3个基因分析对噬菌体的抗性,突变基因过表达菌株对噬菌体BL21 Virus 01、BL21 Virus 02、BL21 Virus 06、T1和T7具有明显的抗性;吸附率测定结果表明,基因dnaEyhjH影响噬菌体复制,而基因rzoD突变影响噬菌体吸附过程。使用定量PCR进一步分析突变基因dnaEyhjH对噬菌体的抗性作用,结果表明基因dnaEyhjH突变影响噬菌体基因组BL21 Virus 01的复制过程,而rzoD突变影响噬菌体BL21 Virus 01的吸附过程。【结论】基因dnaEyhjHrzoD的位点突变能够有效抵御噬菌体的侵染,同时含有3个位点突变的工程菌株BC11具有较广范围内的噬菌体抗性,是潜在的抗噬菌体底盘细胞。本研究为抗噬菌体基因挖掘与初步解析以及开发抗噬菌体工程菌株提供借鉴。

    • 非洲猪瘟病毒C717R蛋白诱导小鼠炎症应答

      2023, 63(11):4185-4196. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230172

      摘要 (123) HTML (302) PDF 1.26 M (478) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】通过炎症应答系统筛选,发现非洲猪瘟病毒(African swine fever virus, ASFV) C717R蛋白可诱导炎症反应,本研究旨在首次鉴定C717R蛋白功能,通过构建C717R重组慢病毒并感染BALB/c小鼠,探究其对炎症应答产生的影响。【方法】通过炎症小体表达系统筛选出诱导炎症应答的C717R蛋白,并构建C717R重组慢病毒。利用C717R重组慢病毒感染小鼠,使C717R在小鼠组织中表达。经实时荧光定量、蛋白质免疫印迹等方法检测C717R慢病毒包装、蛋白表达以及促炎细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-β的变化。【结果】C717R蛋白在小鼠组织中正常表达。酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)检测发现,表达C717R蛋白的小鼠,血清中促炎细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-β及IFN-γ分泌水平显著升高。实时荧光定量检测表达C717R蛋白的小鼠组织证实,C717R、TNF-α、IL-1β、IL-6的mRNA转录水平显著上调;蛋白质免疫印迹证实,C717R可诱导小鼠不同组织caspase-1和IL-1β的成熟。组织病理切片结果显示,表达C717R蛋白的BALB/c小鼠和对照组和相比,肝脏、心脏、肺脏等器官炎性细胞浸润程度较对照组更严重。【结论】ASFV的C717R蛋白表达诱导BALB/c小鼠产生炎症应答,为鉴定和阐明C717R蛋白介导的促炎新机制提供了重要依据。

    • 塔格糖-4-异构酶的新酶挖掘及酶学性质研究

      2023, 63(11):4197-4207. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230182

      摘要 (220) HTML (629) PDF 718.82 K (506) 评论 (0) 收藏

      摘要:d-塔格糖是一种己酮糖,在自然界中天然存在但含量极少,具有降血糖、抗龋齿、改善肠道菌群、促进血液循环和抗衰等作用,可广泛应用于食品、医药和化妆品行业。目前酶催化半乳糖生成塔格糖仅需一步反应,简单易行,但半乳糖较高的成本限制了这一方法的工业应用。果糖是塔格糖的同分异构体,价格低廉,来源稳定,可通过4位差向异构化一步获得塔格糖,是产塔格糖的理想底物。【目的】因此挖掘新的塔格糖-4-差向异构酶对塔格糖的工业生产具有重要意义。【方法】本文通过基因挖掘的手段发现了热袍菌(Thermotogae bacterium)来源的未知功能蛋白(命名为HCZ0)具有塔格糖-4-差向异构酶活性,进而完成了HCZ0的异源表达、纯化及酶学性质表征。【结果】确定HCZ0表观分子量约为57.9 kDa,比活力为0.9 U/mg,最适反应温度和pH值分别为70 ℃和9.0,最适金属离子为Ni2+,最适金属离子浓度为2 mmol/L,60、70和80 ℃半衰期分别为180、67和9 h。最适条件下,HCZ0催化200 g/L果糖在2 h内可产生28 g/L塔格糖。【结论】本研究中,HCZ0是碱性高温酶,且具有较好的热稳定性,这些特征在以后的理论研究及工业生产中具有一定的科学价值。

    • 表达GFP/mCherry白色念珠菌的构建及其在与巨噬细胞互作中的应用

      2023, 63(11):4208-4217. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230183

      摘要 (179) HTML (558) PDF 711.47 K (543) 评论 (0) 收藏

      摘要:白色念珠菌(Candida albicans)被巨噬细胞吞噬的效率与被吞噬后的形态观察是研究白色念珠菌与巨噬细胞互作的重要内容。【目的】以野生型菌株SC5314为母本,构建能够表达绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)/mCherry的白色念珠菌,应用于巨噬细胞与白色念珠菌互作的研究。【方法】通过生长与形态观察、细胞活性检测及小鼠系统性感染模型确定荧光蛋白的表达对菌株生长、形态与毒力的影响;在共培养条件下,通过流式细胞术及荧光显微镜检测巨噬细胞的吞噬率及白色念珠菌的形态变化。【结果】构建的菌株在表型上与野生型菌株一致,并可用于在共培养下测定巨噬细胞吞噬率的流式细胞术以及观察白色念珠菌的形态变化。【结论】表达荧光蛋白的菌株为研究巨噬细胞与白色念珠菌的互作提供了新方法。

    • 基于宏基因组研究植物乳酸菌或博落回提取物对山羊回肠微生物合成维生素B12的影响

      2023, 63(11):4218-4231. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230184

      摘要 (175) HTML (453) PDF 1.05 M (437) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探索研究反刍动物胃肠道微生物合成维生素B12的方法,并评估植物乳酸菌或博落回提取物对断奶山羊回肠食靡微生物合成维生素B12的影响。【方法】选取体重相近年龄相仿的断奶黑山羊20只,随机分为对照组(CON, n=7)、乳酸菌组(LAC, n=7)和博落回组(MAC, n=6)。CON组饲喂普通的日粮,LAC组饲喂基础日粮+10 g/d的植物乳酸菌(Lactobacillus plantarum P-8 strains, 4.0×109 CFU/g),MAC组饲喂基础日粮+0.3 g/d的博落回提取物(Macleaya cordata 3.75%)。试验结束后,采集回肠中段食靡样品。利用宏基因组测序技术,比对最新功能基因数据库VB12Path和公共数据库KEGG,分析植物乳酸菌和博落回提取物对山羊回肠食靡微生物合成维生素B12的影响。【结果】结果显示,比对VB12Path数据库共注释到55个与维生素B12合成相关的基因。与CON组相比,LAC组和MAC组中合成维生素B12基因的丰富度和均匀度降低(P<0.05)。3组间基因的β多样性也有显著的差异(P<0.05);比对KEGG数据库共注释到49个与维生素B12合成相关的基因,LAC组的多样性与CON组没有差异,但MAC组的α多样性显著降低(P<0.05)。值得注意的是,比对VB12Path数据库和KEGG数据库均发现LAC组和MAC组中参与前咕啉2合成途径、参与无氧合成途径、有氧合成途径、参与重排转换途径以及腺苷钴胺素合成途径的部分基因(gltXcbiTcobTbtuD等)的丰度均显著地高于CON组(P<0.05)。【结论】2个数据库比对后的相似结果表明博落回提取物在对断奶山羊回肠微生物合成维生素B12相关代谢上与植物乳酸菌的作用相似,均可以通过改变其多样性和提高部分关键基因的丰度,从而影响微生物合成维生素B12的潜能,为后期博落回提取物和植物乳酸菌在畜牧养殖中的运用提供一定的理论支撑。此外,2个数据库比对的差异提示未来研究胃肠道微生物维生素B12相关代谢时,应用多个数据库比对,能更全面精确地进行评价,为后期分析过程奠定研究基础和提供新的思路。

    • 水稻种子的细菌含量和群落结构及其影响因素分析

      2023, 63(11):4232-4244. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230185

      摘要 (170) HTML (506) PDF 1.18 M (392) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】种子是植物微生物群代际传递的重要途径,但种子携带的微生物群落尚缺乏系统的研究。本研究以水稻种子为模型,定量分析种子的细菌含量、测定种子的细菌群落结构、探究地域与品种对细菌含量及群落结构的影响和鉴定水稻种子的核心菌群。【方法】选取18个水稻品种,每个品种分别来自中国海南和天津2个地域,共36组样本。每组样本包含5或10个DNA样本,每个DNA样本由3粒种子提取的总DNA构成。使用细菌特异性16S rDNA介导的荧光定量PCR技术测定种子的细菌含量,并分析影响因素;使用16S rDNA扩增子测序技术测定种子的细菌群落结构,并用生物信息学方法分析了影响因素和核心菌群。【结果】本研究测定了1 080粒水稻种子的细菌含量,发现经过表面除菌的水稻种子内部存在共栖细菌,平均每克种子的细菌含量为1.53×106。水稻品种对种子的细菌含量有显著影响,而地域无影响。测定180个扩增子文库的细菌群落结构,发现水稻种子的菌群与水稻植株有相似之处,均以变形菌门为主要的细菌门类;地域对水稻种子的细菌群落结构有重要影响,不同地域的水稻种子在主坐标分析(principal co-ordinate analysis, PCoA)中有明显分离;而粳稻和籼稻之间无显著差异。还发现水稻种子存在核心菌群,且相对丰度高达总菌群的85.56%。【结论】本研究系统地揭示了水稻种子的细菌含量、群落结构及其影响因素,为利用种传微生物促进水稻健康提供了数据和方法支持。

    • 稗草生防菌株NX1的生物学特性及致病性研究

      2023, 63(11):4245-4257. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230189

      摘要 (126) HTML (445) PDF 929.54 K (442) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】稗草是我国农田危害最严重的恶性杂草之一,化学除草剂的长期使用导致杂草抗药性上升、环境污染等诸多生态环境问题,因此开发绿色、环境友好的高效除草剂显得十分必要且迫切。【方法】采用常规组织分离法、形态学观察和分子生物学方法鉴定NX1菌株,并采用多元统计分析方法研究NX1菌株的致病性及其影响因素。【结果】经鉴定NX1菌株可能为弯孢属新种(Curvularia sp.)。该病原菌在25−30 、pH为5−11的条件下均能生长和产孢,其中,在pH为9、30 条件下产孢量最高。光照条件虽然不影响菌丝的生长,但连续光照条件有利于NX1菌株产孢。NX1菌株在不同碳源、氮源条件下都能生长,其中对玉米粉和硝酸钠的利用效果最好。室内生防试验表明,湿度、稗草叶龄、光照时间及孢子浓度均是显著影响NX1菌株致病性的因素,其中湿度是最关键的因素。作物安全性试验表明,该菌株的分生孢子液对水稻、油菜、辣椒和茄安全。【结论】综上所述,菌株NX1对环境和营养条件要求不高,适合工业化生产及田间应用,具有开发成为生物除草剂的潜力。

    • 新生婴儿源植物乳杆菌HLPL03的环境耐受性及其代谢功能低聚糖的生物学活性

      2023, 63(11):4258-4270. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230190

      摘要 (126) HTML (419) PDF 849.94 K (382) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】解析健康新生婴儿胎便中植物乳杆菌HLPL03的益生功能,评价其环境耐受性及代谢功能低聚糖的生物学活性。【方法】通过耐受胃肠道条件、过氧化氢和抗生素试验,评估植物乳杆菌HLPL03对极端环境的耐受性;利用改良培养基,评价植物乳杆菌HLPL03代谢功能低聚糖的能力;同时,探究功能低聚糖对植物乳杆菌HLPL03抑菌活性、疏水性和黏附能力的影响。【结果】植物乳杆菌HLPL03在pH 2.5条件下培养3 h后,活菌数仍在104 CFU/mL以上;在0.30%胆盐中培养6 h后,活菌数接近107 CFU/mL;在1.0 mmol/L H2O2强氧化剂条件下培养6 h,活菌数显著升高(P<0.001);除低聚木糖外,植物乳杆菌HLPL03能代谢多种功能低聚糖,并对常见食源性致病菌具有较强的抑制能力;棉子糖是改善植物乳杆菌HLPL03生物学活性的最佳低聚糖,其能提高菌株表面疏水性达36.1%,且促进菌株在Caco-2细胞上的黏附率由16.78%提高至42.11%。【结论】健康新生婴儿源植物乳杆菌HLPL03具有良好的抗环境胁迫能力,且其生物学活性能被棉子糖等功能低聚糖有效促进,可作为特色乳酸菌进行研究和开发。

    • 牛病毒性腹泻病毒Erns蛋白激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3炎症小体诱发细胞焦亡的研究

      2023, 63(11):4271-4282. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230196

      摘要 (127) HTML (519) PDF 1.06 M (529) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】牛病毒性腹泻病毒(bovine viral diarrhea virus, BVDV)是引起牛病毒性腹泻-黏膜病的关键病毒。BVDV的结构蛋白Erns可在病毒感染的初期削弱宿主的免疫防御,引发牛群炎症反应。核苷酸寡聚化结构域样受体(nucleotide-binding oligomerization domain, NOD)热蛋白结构域相关蛋白3 (NLRP3)炎症小体是NOD样受体(NOD-like receptor, NLRs)家族重要成员,调控炎症性疾病的发生发展,同时激活的NLRP3炎症小体能够引起宿主细胞焦亡,进而诱发级联放大的炎症反应。但BVDV Erns蛋白在BVDV感染诱发炎症反应的分子机制尚不清楚。【方法】为进一步探索Erns蛋白对BVDV感染激活NLRP3炎症小体诱发细胞焦亡的影响,构建了BVDV Erns蛋白的真核表达质粒pCMV-HA-Erns,过表达BVDV Erns蛋白,检测BVDV感染细胞中NLRP3炎症小体组分[半胱氨酸蛋白酶(caspase-1)、凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein, ASC)和NLRP3]、IL-1β的mRNA转录水平和蛋白表达水平,以及细胞死亡调节蛋白(gasdermin D, GSDMD)的基因表达和蛋白剪切情况,并通过扫描电镜观察牛睾丸(bovine testis, BT)细胞膜成孔及BT细胞内容物释放情况,以分析Erns蛋白诱导BT细胞产生细胞焦亡。【结果】Erns蛋白能够显著引起NLRP3炎症小体活化进而激活caspase-1,活化的caspase-1一方面切割GSDMD,形成有活性的GSDMD-N端并在BT细胞膜形成孔洞,释放内容物,诱导BT细胞发生细胞焦亡;另一方面活化的caspase-1切割pro-IL-1β,形成有活性的IL-1β,并释放到BT细胞外,引起BT细胞上清中IL-1β水平上升。【结论】系统解析了BVDV Erns蛋白激活NLRP3炎症小体介导细胞焦亡的产生,对疫苗及治疗药物的研制具有重要指导意义。

    • 海产品嗜冷菌波罗的海希瓦氏菌中3个冷激蛋白功能分析

      2023, 63(11):4283-4301. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230198

      摘要 (134) HTML (457) PDF 1.31 M (362) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】波罗的海希瓦氏菌是冷藏海产品中常见的腐败菌,而该菌中关于冷激蛋白的功能研究尚未见报道。本研究从分子生物学角度分析波罗的海希瓦氏菌中3个冷激蛋白各自的功能。【方法】采用BEAST软件分析γ-变形菌纲中部分食源性微生物的冷激蛋白进化时间,接着利用实时荧光定量PCR方法检测波罗的海希瓦氏菌3个冷激蛋白基因的表达规律,进而构建3个冷激蛋白的基因敲除株,分析敲除株在不同温度和不同环境胁迫条件下的生长状况、群体感应现象以及致腐能力,最后构建3个冷激蛋白的异源表达菌株并分析它们在不同温度和不同环境胁迫条件下的生长状况。【结果】波罗的海希瓦氏菌中鉴定到3个冷激蛋白,分别为cspCcspDcspG。所有γ-变形菌纲的cspD基因单独聚成一支,并于1 109.6百万年前与其他csp基因相分离,波罗的海希瓦氏菌的cspCcspG在858.8百万年前互相分开。cspG基因是波罗的海希瓦氏菌低温生存的必需基因,且广泛响应环境胁迫条件;cspC基因对cspG基因功能的实施起辅助作用;cspD不响应冷激,但却会随生长阶段的变化而发生变化。此外,cspC基因和cspG基因在低温条件下与细菌的致腐能力相关。【结论】波罗的海希瓦氏菌3个冷激蛋白基因各有不同,且cspC基因和cspG基因与该菌致腐能力有关,这为今后研究腐败菌的冷适应和致腐机制提供了新思路。

    • 鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物群落结构及功能预测分析

      2023, 63(11):4302-4314. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230199

      摘要 (203) HTML (545) PDF 918.39 K (491) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】分析鄱阳湖越冬白鹤在人工生境中肠道微生物群落组成和代谢功能特征。【方法】利用16S rRNA基因高通量测序技术比较藕田和稻田2种不同人工生境鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物群落组成和重建未观察到的状态(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states, PICRUSt)进行功能预测。【结果】稻田白鹤肠道微生物α多样性(Ace、Chao1、Shannon和Simpson指数)高于藕田白鹤,但未达到显著水平(P>0.05)。基于Binary-Jaccard距离矩阵的β多样性分析发现2种人工生境的白鹤肠道微生物群落结构差异显著(R2=0.312, P<0.05)。不同人工生境鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物组成存在差异,藕田白鹤肠道微生物的优势菌属是土孢杆菌属、罗布西亚属和苏黎世杆菌属;稻田白鹤肠道微生物的优势菌属是乳酸杆菌属、里氏杆菌属和球菌属。线性判别分析[line discriminant analysis (LDA) effect size, LEfSe]分析发现乳杆菌科、乳酸杆菌属、苏黎世杆菌属等具有较强发酵代谢碳水化合物能力的微生物在2种人工生境下差异显著。PICRUSt功能预测表明鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物与新陈代谢、基因信息处理、环境信息处理和人类疾病等功能相关,在level 1水平上,有5类代谢通路具有显著性差异(P<0.001)。【结论】两种人工生境中鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物组成和群落特征差异较大,可能是由于同域觅食鸟类的种类、数量以及食物来源的不同。同时,PICRUSt功能预测揭示了不同人工生境中鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物功能基因丰度的显著差异,表明白鹤可以通过调整自身肠道微生物组成来适应不同人工生境食物资源的变化带来的挑战。本研究对不同人工生境下白鹤肠道微生物的组成和功能潜力的研究结果可以为鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物的研究提供一定依据,对于白鹤的保护和制定管理策略具有一定的参考价值和现实意义。

    • 产胞外多糖菌株的分离鉴定及其功能研究

      2023, 63(11):4315-4329. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230202

      摘要 (336) HTML (652) PDF 1.08 M (462) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物产生的胞外多糖(exopolysaccharides, EPS)可促进大粒径土壤团聚体形成,高产EPS的菌株在土壤改良、促进作物生长方面具有较好的应用前景。【目的】从土壤样品中筛选高产胞外多糖的细菌,研究其在土壤改良、环境适应性、广谱抗病等方面的功能,为制备土壤改良型功能菌剂提供候选菌株。【方法】采用蒽酮硫酸法测定菌株胞外多糖的产量,通过形态学观察、生理生化试验及16S rRNA基因序列测定确定其分类地位,结合土壤培养试验研究菌株对土壤团聚体形成的影响。【结果】获得3株胞外多糖产量大于500 mg/L的细菌,经鉴定A-5为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),XJ-3为萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus),KW3-10为耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans)。菌株A-5、XJ-3、KW3-10处理后,土壤大团聚体(>0.25 mm)含量较对照分别提高了4.07、2.14和3.16倍。3株菌株对疮痂链霉菌(Streptomyces scabies)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、茄链格孢菌(Alternaria solani)和立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)等多种植物病原菌具有明显的抑制效果,可耐受pH为5-9和NaCl含量1%‒9%的盐碱环境,促进植物生长,其中KW3-10的代谢产物中IAA含量为25.58 mg/L。【结论】菌株A-5、XJ-3、KW3-10可显著促进土壤团粒结构形成,具有较好的广谱抗病性和促生长特性,可作为高效复合功能菌剂的候选菌株。

    • 降解吡啶复合菌系MD1的筛选、降解特性及代谢途径

      2023, 63(11):4330-4343. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230212

      摘要 (124) HTML (457) PDF 946.65 K (474) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】为筛选吡啶高效降解复合菌系,促进高浓度吡啶废水的降解。本研究围绕吡啶降解复合菌系的筛选、降解特性及代谢途径,旨在获得吡啶高效降解复合菌系,为高浓度吡啶废水微生物降解及完全矿化提供理论依据和技术支撑。【方法】以吡啶为唯一碳氮源从某农药废水处理系统好氧活性污泥中筛选得到一个吡啶高效降解复合菌系MD1。采用16S rRNA高通量测序技术探究了MD1的群落结构及多样性,通过单因素实验考察了MD1的降解特性,利用气相色谱-质谱联用仪对MD1降解吡啶的代谢产物进行了初步检测与鉴定,推测吡啶可能的降解途径。【结果】结果显示,在温度30 ℃、pH 8.0、NaCl浓度0.1%的最佳条件下培养72 h,MD1对初始浓度1 400 mg/L的吡啶降解率为98.44%±0.27%。在属水平上,MD1主要由副球菌属(Paracoccus sp.)、布鲁氏菌属(unclassified_Brucellaceae)、无色杆菌属(Achromobacter sp.)等组成。由代谢产物检测结果初步推测MD1对吡啶的代谢途径为吡啶→烟酸→6-羟基烟酸→2,5-二羟基吡啶→N-甲酰基马来酰胺酸→马来酰胺酸→马来酸→CO2+H2O。【结论】研究筛选得到一个可高效降解吡啶、降解性能稳定的复合菌系MD1。解析了MD1的微生物组成多样性和群落结构,推测了MD1可能的代谢途径,研究结果丰富了吡啶降解微生物资源。

    • 复合菌对十溴联苯醚的降解特性研究

      2023, 63(11):4344-4355. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230218

      摘要 (119) HTML (387) PDF 922.98 K (424) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】利用6株十溴联苯醚(decabromodiphenyl ether, BDE-209)降解细菌,探究复合菌对BDE-209的降解特性和降解路径,为BDE-209污染环境的生物修复提供科学依据。【方法】利用高效液相色谱法测定BDE-209的浓度,通过液相色谱-质谱联用仪分析鉴定BDE-209降解产物。【结果】短芽孢杆菌属(Achromobacter sp.) M1和无色杆菌属(Achromobacter sp.) M2的组合对BDE-209的降解效果最好,在30 ℃、pH值7.0、接种量15%的条件下,120 h后10 mg/L BDE-209的降解效率可达87.7%。相比于单一菌株,复合菌M(1+2)可以更有效、更快地降解BDE-209。在0.5-10 mg/L范围内,复合菌M(1+2)对BDE-209的降解率随着BDE-209初始浓度的增大而增大。通过液相色谱-质谱联用仪(liquid chromatograph-mass spectrometer, LC-MS)检测到11种BDE-209微生物降解产物,复合菌M(1+2)通过脱溴、羟基化、去质子化、醚键断裂和开环等反应对BDE-209进行降解。【结论】复合菌M(1+2)对BDE-209具有良好的降解能力,研究结果为进一步提高微生物对BDE-209污染环境的生物修复能力提供了良好的微生物资源。

    • 橙皮苷与迷迭香酸组合对育肥猪盲肠肠道形态、抗氧化功能、菌群结构及屏障功能的影响

      2023, 63(11):4356-4371. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230225

      摘要 (153) HTML (495) PDF 1.00 M (499) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究旨在探究橙皮苷与迷迭香酸组合对育肥猪生长性能与盲肠的肠道形态、抗氧化功能、菌群结构及屏障功能的影响。【方法】选取24头90日龄的杜×长×大三元杂交公猪,随机分为4组,每组6个重复,每个重复1头猪,进行为期90 d的试验。对照组(control, Con)饲喂基础日粮,橙皮苷组(hesperidin, Hes)在基础日粮中添加600 mg/kg橙皮苷,迷迭香酸组(rosmarinic acid, RA)在基础日粮中添加40 mg/kg迷迭香酸,橙迷组(Hes×RA)在基础日粮中添加300 mg/kg橙皮苷与20 mg/kg迷迭香酸。【结果】与Con组相比,橙皮苷与迷迭香酸组合显著提高了育肥猪前期、后期、全期的平均日采食量,显著提高了前期、全期的平均日增重,显著降低了全期的料重比(P<0.05);橙皮苷与迷迭香酸组合显著提高了育肥猪盲肠的黏膜厚度,同时显著提高了盲肠的总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性并增强了核因子E2相关因子(nuclear factor erythroid 2-related factor 2, NRF2)、血红素加氧酶-1 (heme oxygenase-1, HO-1)的相对mRNA表达量(P<0.05);橙皮苷与迷迭香酸组合显著降低了变形杆菌(Proteobacteria)、TerrisporobacterClostridium sensu stricto 1Romboutsia的相对丰度,显著提高了拟杆菌(Bacteroidota)、乳杆菌属(Lactobacillus)、Muribaculaceae_norank、PhascolarctobacteriumRikenellaceae RC9的相对丰度,并显著提高了盲肠食糜中异丁酸与丁酸的浓度,同时显著提高了闭锁小带蛋白-1 (zonula occludens 1, ZO-1)、闭合蛋白-1 (Claudin-1)、黏蛋白-2 (mucin-2, MUC-2)的相对mRNA表达量,显著降低了白细胞介-1β (interleukin-1β, IL-1β)的含量,并显著提高了分泌性免疫球蛋白A (secretory immunoglobulin A, SIgA)的含量(P<0.05)。【结论】橙皮苷与迷迭香酸组合提高了育肥猪的生长性能,改善了盲肠的肠道形态,调节了盲肠食糜菌群组成并增强了盲肠的抗氧化能力与屏障功能。

    • 产石杉碱甲内生真菌的复壮及产量提高研究

      2023, 63(11):4372-4382. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230230

      摘要 (165) HTML (447) PDF 711.11 K (414) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】千层塔中分离得到的内生真菌胶孢炭疽Cg01可合成石杉碱甲(huperzine A, HupA),但产量较低,且随着继代的增加,产量下降,菌株退化严重。研究表明,表观遗传修饰与次生代谢产物的合成密切相关。本研究旨在提高HupA的产量,改善退化菌株的品质,并从表观遗传修饰的角度探讨次生代谢产物合成的机理。【方法】通过改变培养基碳源、添加生物诱导子,根据胶孢炭疽Cg01的菌落形态、菌丝生长速度、生物量及HupA产量等筛选复壮培养基;添加不同浓度的组蛋白甲基化转移酶抑制剂,检测HupA的产量,筛选提高HupA产量的小分子抑制剂;检测相关表观遗传修饰基因的表达。【结果】添加同源刺激物千层塔茎叶汁,对胶孢炭疽Cg01的菌落形态、生长速度、形态特征及生物量无显著影响,但可提高HupA的产量,传代至第5代时为对照组的1.67倍(125.7 μg/L)。添加千层塔茎叶汁能显著降低组蛋白甲基化转移酶Cg12377、组蛋白去乙酰化酶Cg15620、DNA甲基化转移酶Cg02440基因的表达,提高组蛋白去乙酰化酶Cg02312基因的表达。UNC0224对内生真菌胶孢炭疽菌的HupA产量无显著影响;2‒15 μmol/L BRD4770能显著提高HupA的产量(169.57‒152.10 μg/L)。BRD4770组处理后,相关表观遗传基因Cg12377Cg02440Cg02312Cg15620的表达量都显著下降。【结论】添加千层塔茎叶汁培养胶孢炭疽Cg01可维持其合成次生代谢产物的能力;添加组蛋白甲基化转移酶抑制剂BRD4770可提高HupA的产量。本研究为解决内生真菌大规模生产过程中的菌株退化问题提供了参考,并为组蛋白甲基化影响次生代谢产物的合成提供了依据。

    • 基于宏基因组学解析不同质量等级中温大曲微生物组的异质性

      2023, 63(11):4383-4398. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230232

      摘要 (202) HTML (537) PDF 1.77 M (504) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】中温大曲是浓香型白酒酿造中的糖化发酵剂和生香剂,目前其质量评价主要依赖于感官和理化特征。已有研究采用扩增子测序初步探索了大曲质量等级与微生物群落组成之间的关联性,但是微生物群落功能对大曲质量的影响尚缺乏深入研究。【方法】本研究采用宏基因组学解析和对比了不同质量等级大曲的微生物群落组成和潜在功能的差异,结合理化性质,聚焦分析了酶活、乳酸和乙酸代谢相关的关键酶基因丰度。【结果】两种等级大曲的真菌群落组成差异显著。一级大曲含有更高相对丰度的丝状真菌,主要分布在曲霉属(Aspergillus, 21.6%)、罗萨氏菌属(Rasamsonia, 6.8%)、拟青霉属(Paecilomyces, 5.0%)和篮状菌属(Talaromyces, 4.4%)等。一级大曲中与环境信息处理和细胞过程相关途径的基因相对丰度普遍显著高于二级大曲。一级大曲中薄层菌属(Hymenobacter)和曲霉属等提供了更高基因丰度的α-淀粉酶,使其具有显著较高的液化力。二级大曲则含有更高相对丰度的横梗霉属(Lichtheimia, 11.8%)、根霉属(Rhizopus, 13.4%)和毕赤酵母属(Pichia, 7.2%)以及乳酸菌类微生物,如伴生乳杆菌属(Companilactobacillus)、魏斯氏菌属(Weissella)和黏液乳杆菌属(Limosilactobacillus)等。二级大曲中与代谢相关途径的基因相对丰度显著较高,如碳水化合物代谢、能量代谢和核苷酸代谢等。二级大曲中较多的乳酸菌类群有利于提高乙醇脱氢酶基因丰度,同时,糖多孢菌属(Saccharopolyspora)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、曲霉属和高温放线菌属(Thermoactinomyces)等提供了更多的羧酸酯酶基因丰度,分别使其具有较高的发酵力和酯化力。此外,二级大曲中较多的乳酸菌还可能产生更多的乳酸脱氢酶,降解乳酸,且更高基因丰度的乙酸代谢相关酶类可促进乙酸分解代谢,使得二级大曲酸度显著低于一级大曲。【结论】本研究在基因水平上研究了不同质量等级大曲酶活和酸度差异的微生物基础,可为建立完善的大曲质量评价体系以及理性地调控群落功能提供理论支撑。

    • 广西北部湾茅尾海浮游真菌群落结构及其影响因子

      2023, 63(11):4399-4413. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230237

      摘要 (122) HTML (403) PDF 978.64 K (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:浮游真菌在海洋食物网和生物地球化学循环中发挥着关键作用。【目的】为解析广西北部湾茅尾海不同季节浮游真菌群落结构及其关键环境影响因子,于2017年7月(夏季)、9月(秋季)、12月(冬季)和2018年3月(春季)期间在该海域设置7个站点,采集表层海水样品。【方法】利用内部转录间隔区(internal transcribed spacer, ITS)基因高通量测序技术,分析茅尾海浮游真菌群落结构与多样性。【结果】茅尾海海域浮游真菌隶属6个门、26个纲、71个目、167个科、282个属和374个种。主要浮游真菌类群为子囊菌门(Ascomycota, 82.14%)和担子菌门(Basidiomycota, 10.74%),共占浮游真菌总丰度的92.88%。茅尾海浮游真菌群落Shannon指数和Simpson指数在春季最高,Chao1指数和丰富度(richness)指数在冬季最高。主坐标分析(principal coordinates analysis, PCoA)和相似性分析(analysis of similarities, ANOSIM)结果显示,不同季节浮游真菌群落的β多样性具有极显著差异(R=0.591 2, P<0.001)。通过随机森林模型分析(random forest modeling analysis, RF),发现黄曲霉(Aspergillus flavus)、二色胶孔菌(Gloeoporus dichrous)、杂色曲霉(Aspergillus subversicolor)和微扁沃利雅炭皮菌(Whalleya microplaca)、翹鱗香菇(Lentinus squarrosulus)等20种海洋浮游真菌对环境变化敏感,可用于评估茅尾海富营养化状况。Spearman相关性分析表明,浮游真菌α多样性与海水pH、盐度和溶解氧(dissolved oxygen, DO)呈显著正相关关系(P<0.05),与温度、叶绿素-a (chlorophyll a, Chl-a)以及总有机碳(total organic carbon, TOC)呈显著负相关关系(P<0.05)。方差分解分析(variance partitioning analysis, VPA)发现营养因子是浮游真菌群落结构的主要驱动因子。【结论】本研究可为揭示北部湾海洋浮游真菌多样性提供理论参考,并为茅尾海生态环境监测与资源利用提供科学依据。

    • 基于Golden Gate技术的齐整小核菌转录单元高效组装系统

      2023, 63(11):4414-4429. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20230244

      摘要 (109) HTML (470) PDF 1.00 M (535) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】为齐整小核菌代谢工程研究建立高效的转录单元组装系统。【方法】通过应用Golden Gate技术,以mobius assembly为基础,分别设计并构建DNA元件标准化接口改造、单转录单元组装、应用质粒(多转录单元)组装等功能的载体,从而形成一套完整的多转录单元组装系统。【结果】构建了2个用于DNA元件标准化接口改造的Level 0载体,4个用于单转录单元组装的Level 1载体,4个用于应用质粒组装的Level 2载体和13个应用质粒组装的辅助质粒。然后应用此系统为齐整小核菌组装了若干经过标准化接口改造的DNA元件质粒、单转录单元质粒和硬葡聚糖相关基因的功能分析质粒。所构建的最终应用质粒可以同时适用于齐整小核菌的根癌农杆菌介导转化法、电穿孔转化法和原生质体转化法。【结论】此质粒系统具有强大的DNA设计、组装和容纳能力,为未来齐整小核菌代谢工程和功能基因组学研究提供了高效的质粒构建技术平台。

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