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微生物学报

  • 2023年第2期文章目次
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      2023, 63(2):0-0.

      摘要 (250) HTML (250) PDF 17.40 M (35951) 评论 (0) 收藏

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      2023, 63(2):0-0.

      摘要 (87) HTML (188) PDF 1.67 M (327) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • 微生物酯酶研究进展

      2023, 63(2):451-464. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220380

      摘要 (555) HTML (883) PDF 3.34 M (977) 评论 (0) 收藏

      摘要:酯酶自发现以来,逐渐被开发利用于医药、化工、食品等领域,其中动植物来源酯酶工业化应用较少,微生物作为天然的酶资源库,是新型酯酶的主要来源之一。然而,大量新型微生物酯酶由于活性低、稳定性差等原因难以达到工业应用的要求;同时酯酶的筛选、活性评价方法仍存在通用性低、成本高的问题,一定程度上阻碍了新型微生物酯酶挖掘和改造。据此,本文总结了近年来微生物酯酶分类与发现、结构与催化特性、改造和优化以及应用等领域的研究新进展,以期促进酯酶的挖掘和工业化应用。

    • 好氧反硝化细菌及其在微污染水源水修复中的应用研究进展

      2023, 63(2):465-482. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220410

      摘要 (470) HTML (952) PDF 617.74 K (773) 评论 (0) 收藏

      摘要:相比于氨氮,天然水体中的硝酸盐氮通常更稳定,导致更难将其从水中去除。由于好氧反硝化可以在有氧环境下进行反硝化作用去除硝酸盐氮,该过程对含有较高溶解氧的天然水体中硝酸盐氮处理有重要作用。本文综述了好氧反硝化菌的分离纯化现状、微生物代谢机制和环境影响因子,并介绍了功能菌群在微污染饮用水源水生物修复的应用研究进展。与一般的厌氧反硝化类似,好氧反硝化菌的种属分布较广,常见的如假单胞菌属(Pseudomoas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Paracoccus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等所属部分微生物均有好氧反硝化能力。大部分好氧反硝化菌株在最佳生长条件下(25-37 ℃、溶解氧浓度为3-5 mg/L、pH为7-8、碳氮比为5-10)具有高效的脱氮效率。但目前好氧反硝化作用在微污染饮用水源水的生物修复方面的应用仍有着脱氮性能不稳定、菌剂流失等不足。此外,目前较少相关中试及实际工程应用的研究,需要进一步的深入探究。

    • 鸭疫里默氏杆菌自然转化的发现及机制研究进展

      2023, 63(2):483-493. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220411

      摘要 (206) HTML (874) PDF 551.54 K (513) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然转化(natural transformation)是微生物水平基因转移的一种重要机制,其在遗传多样性的产生或修复DNA损伤等方面发挥着重要作用,并且与耐药基因、毒力因子的扩散息息相关。鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer, RA)是威克斯菌科中第一个被发现可以发生自然转化的细菌,本文作者利用此特点建立了多种基因编辑的方法,促进了对其遗传多样性和致病机理的研究进程。通过系统性地研究影响鸭疫里默氏杆菌自然转化的因素,鉴定出了参与该菌自然转化的营养物质;通过筛选转座子插入突变体文库,鉴定出了参与该过程的必需基因;最终,在该菌发现了一种新型的自然转化系统。本文结合其他细菌自然转化研究进展,针对以上研究结果进行综述,以期对该菌的自然转化机制有更深入的理解,也为更进一步探明该菌的耐药和毒力基因获得机制提供参考。

    • 戈登氏菌属放线菌的研究进展

      2023, 63(2):494-508. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220420

      摘要 (611) HTML (1314) PDF 1.04 M (850) 评论 (0) 收藏

      摘要:戈登氏菌属(Gordonia)放线菌是一类棒状稀有放线菌。自Tsukamura于1971年首次发现以来,目前共分离纯化获得41个有效种。这些菌株广泛分布于红树林根际、油井、碳氢化合物污染的土壤、废水和患病的人类中。戈登氏菌的生物转化功能、生物降解功能和活性物质合成能力,使这些细菌在新药开发、环境修复方面具有潜在的用途。本文对戈登氏菌属放线菌的建立、分类学特征、生物活性物质、生物降解功能等进行了系统综述,以期为推进戈登氏菌属资源的高质量开发奠定基础。

    • 基于细胞色素c的胞外电子传递过程

      2023, 63(2):509-522. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220424

      摘要 (359) HTML (1161) PDF 666.78 K (1388) 评论 (0) 收藏

      摘要:电活性微生物具有独特的胞外电子传递功能,在地球化学循环和环境污染修复中起着重要作用。细胞色素c在电活性微生物胞外电子传递过程中扮演了重要角色,不仅参与直接电子传递途径,还参与电子媒介介导的间接电子传递。其电子传递功能不仅对地球环境中铁、锰、碳等元素的循环具有重要作用,还应用于能源生产、废水处理、生物修复等众多领域,具有良好的应用潜力。本文以电活性微生物的2个模式菌属(希瓦氏菌属和地杆菌属)为例,综述了电活性微生物将电子由胞内转移至胞外的方式和途径,详细阐述了细胞色素c在该胞外电子传递过程中的重要作用,总结了细胞色素c介导的胞外电子传递过程所涉及的分析方法,并对微生物胞外电子传递未来的研究方向提出了展望。

    • 嗜盐古菌启动子的研究及应用

      2023, 63(2):523-539. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220426

      摘要 (218) HTML (867) PDF 787.32 K (692) 评论 (0) 收藏

      摘要:嗜盐古菌是古菌域的一个重要代表类群,在遗传与代谢、进化与适应、前沿生物技术及合成生物学领域都显示了其重要的研究价值。嗜盐古菌启动子的认识和利用,可以为嗜盐古菌的基础和应用研究提供必要的条件。本文从古菌启动子的结构与功能出发,就启动子的研究方法、嗜盐古菌启动子的特征及嗜盐古菌启动子的应用3个方面综述了嗜盐古菌启动子的研究现状,并对嗜盐古菌启动子未来研究的重点和方向进行了展望。

    • 电活性微生物胞外聚合物的特征与应用

      2023, 63(2):540-552. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220428

      摘要 (245) HTML (1047) PDF 742.17 K (687) 评论 (0) 收藏

      摘要:电活性微生物是一类能够通过直接接触、导电菌毛或氧化还原介质与电极或者其他细胞进行胞外电子传递的微生物。而在这个过程中,胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)扮演着重要的角色。EPS是微生物生长过程中通过细胞裂解、水解分泌的高分子聚合物的混合物,主要由蛋白质、多糖和腐殖质等物质组成。来自电活性微生物的EPS的不同组成成分和特性会对EPS的电活性以及电活性微生物胞外电子传递产生一定的影响,同时在环境应用方面发挥重要作用。因此,为了更全面了解电活性微生物EPS的电活性及其对电活性微生物胞外电子传递的作用,本文总体介绍了电活性微生物EPS的电活性的直接表征方法,再从组成成分、化学性质、物理性质和空间分布4个方面综述了其对EPS电活性的影响及其在电子传递中的作用,介绍了当前电活性微生物EPS在染料废水脱色、重金属吸附、有机污染物的生物转化和渗滤液管理等方面的环境应用,并从表征方法、试验规模和互作机理研究等角度展望了未来的研究方向。

    • 酿酒酵母INO80染色质重塑复合物调控基因表达的研究进展

      2023, 63(2):553-566. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220455

      摘要 (265) HTML (837) PDF 666.72 K (867) 评论 (0) 收藏

      摘要:表观遗传调控是真核生物基因表达精细调控的重要组成部分,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑。其中,染色质重塑因子可影响组蛋白修饰酶和转录因子与特定位点的结合,在基因表达调控中占有重要地位。INO80复合物是进化上保守的染色质重塑复合物,能利用ATP水解获得的能量促进核小体的滑动和驱逐。INO80复合物除了在DNA复制、修复中发挥重要功能外,还通过改变DNA可及性调控酿酒酵母的基因表达。本文综述了染色质重塑复合物的分类及组成,重点介绍了酿酒酵母多亚基复合物INO80在基因表达调控中的重要功能,包括驱逐RNA聚合酶Ⅱ、响应信号转导途径和改变基因表达水平等,并着重总结了其在酿酒酵母环境胁迫响应机理中的研究进展。深入研究INO80染色质重塑复合物的功能,可为理解真核生物精细代谢调控的机制,并进一步开发基于染色质重塑等表观调控水平的微生物代谢工程和合成生物学改造策略,提高菌株的环境胁迫耐受性和发酵性能提供基础。

    • 鼠疫减毒活疫苗研究现状与展望

      2023, 63(2):567-581. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220497

      摘要 (161) HTML (858) PDF 516.26 K (637) 评论 (0) 收藏

      摘要:鼠疫(plague)是由鼠疫耶尔森氏菌(Yersinia pesits)引起的烈性传染病,在人类历史上曾造成约2亿人的死亡,在我国被列为甲类传染病。由于鼠疫菌具有高度致病性、传染性,被列为最具潜力的生物战剂和生物恐怖剂。在面临鼠疫威胁时,疫苗是最为有力的武器。鼠疫疫苗研究中,减毒活疫苗是重要的研究方向,现就鼠疫减毒活疫苗的研究现状进行综述,为新疫苗的研制提供参考。

    • >研究报告
    • 一株耐盐碱乳酪短杆菌G20响应盐碱胁迫的差异代谢物分析

      2023, 63(2):582-600. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220366

      摘要 (287) HTML (901) PDF 2.03 M (769) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探究耐盐碱乳酪短杆菌G20响应盐碱胁迫的代谢物组成以及代谢物合成潜力,为潜在功能分子和盐碱诱导的快速稳定响应逻辑门基因线路的挖掘提供参考。【方法】利用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)检测乳酪短杆菌G20盐碱环境与正常环境下4个生长时期的代谢产物。着重对富含高差异变化倍数代谢物的适应期与指数期进行分析。【结果】乳酪短杆菌G20可以在pH 10.0、9% NaCl环境中正常生长,同时环境pH值会随菌株生长逐步下降。综合正负离子2种模式,乳酪短杆菌G20在盐碱环境下各生长时期间差异代谢物数量分别为正常环境的0.69、0.75和0.81倍。盐碱胁迫诱导下适应期与指数期差异代谢物主要为苯环型化合物、有机酸及其衍生物与有机杂环类化合物。其中上调的有机酸化合物吲哚-3-乙酸、犬尿酸和葡萄糖酸指数期质谱信号强度低于适应期。菌株中可能存在的渗透保护剂有l-瓜氨酸、l-脯氨酸、N-乙酰鸟氨酸和左旋肉碱等。适应期变化倍数较大或质谱信号强度较高的差异化合物有毛果芸香碱、植物鞘氨醇和柠檬酸等,指数期有组胺、l-脯氨酸和硫胺素等。菌株差异代谢通路集中在氨基酸代谢与碳水化合物代谢。菌株代谢物中存在甜菜碱和葫芦巴碱的结构类似物。此外受盐碱胁迫诱导变化幅度较大的代谢物如组胺、l-脯氨酸和胆碱等化合物,能够通过代谢组学与基因组学数据耦合,推测其合成与代谢通路。【结论】菌株会外泌吲哚-3-乙酸、犬尿酸和葡萄糖酸等有机酸化合物降低环境pH值,积累l-瓜氨酸和l-脯氨酸等渗透保护剂维持渗透压平衡。菌株可能具备合成甜菜碱、葫芦巴碱和毛果芸香碱结构类似物的能力,为以原核细菌为底盘构建新的合成路径提供了可能。菌株中组胺、l-脯氨酸和胆碱等化合物合成与代谢通路中酶的编码基因及上下游元件序列,可以为受盐碱理化因子诱导的逻辑门基因菌为底盘构建新的合成路径提供了可能。菌株中组胺、l-脯氨酸和胆碱等化合物合成与代谢通路上酶的编码基因及上下游元件序列,可以为受盐碱理化因子诱导的逻辑门基因线路的梳理提供参考。

    • 携带TAP标签的重组甲型流感病毒的构建与鉴定

      2023, 63(2):601-609. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220377

      摘要 (139) HTML (641) PDF 665.22 K (568) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】将TAP标签构建到WSN病毒基因组上,得到含有TAP标签的重组流感病毒,以便进行后续的病毒追踪。【方法】利用反向遗传学技术,对甲型流感病毒A/WSN/33 (H1N1)的PA片段进行改造来插入TAP (tandem affinity purification)标签序列。通过病毒拯救得到表达外源标签TAP的重组流感病毒WSN PA-TAP,并对拯救出的重组病毒进行生物学鉴定。【结果】成功拯救出重组流感病毒并命名为WSN PA-TAP。重组病毒基因组测序表明重组病毒的序列正确,利用RNA银染技术观察到重组病毒的全基因组片段。重组流感病毒WSN PA-TAP在MDCK细胞上测定生长曲线,发现该重组病毒的复制能力比野生型WSN弱;Western blotting检测到PA-TAP融合蛋白的表达,其分子质量为96 kDa。【结论】成功拯救出能够表达外源标签TAP的重组流感病毒WSN PA-TAP,为筛选与甲型流感病毒聚合酶有关的宿主蛋白的研究提供了新思路,同时也为以甲型流感病毒为载体携带外源基因的探索提供了重要依据。

    • 旱区盐生植物根际促生菌的分离鉴定及其干旱、盐胁迫下促生特性

      2023, 63(2):610-622. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220379

      摘要 (345) HTML (949) PDF 836.41 K (654) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】从在干旱、高盐碱生境下生长的盐生杂类草根际土壤中分离具有耐盐和促生性能的根际微生物,并研究其促生特性,为改良旱区土壤盐碱化提供优质菌种资源和理论基础。【方法】通过选择培养基筛选具有耐盐、解磷和解钾能力的菌株,再检测菌株产生长激素(indole-3-acetic acid,IAA)、产1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate, ACC)脱氨酶、产铁载体以及产胞外多糖的能力,选择性状优良者通过拮抗实验组建复合菌剂。并采用菌液侵染萝卜和玉米种子验证菌株对在盐胁迫下种子发芽率和植株在干旱与盐双重胁迫下生长的影响。最后通过16S rRNA基因测序进行分子生物学鉴定。【结果】得到3株具有良好耐盐促生能力的根际微生物yl923、hs032和hy127,菌株yl923兼具解磷(46.29 mg/L)、解钾(58.07 mg/L)、产IAA (29.23 mg/L)、产ACC脱氨酶(13.83 U/mg)和产铁载体(SU=0.43)能力,菌株hs032具有最强产IAA (61.18 mg/L)和产铁载体(SU=0.23)能力,菌株hy127具有最强产ACC脱氨酶(15.29 U/mg)能力。经16S rRNA基因序列分析后分别将yl923和hs032鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),hy127鉴定为巨大普里斯特氏菌(Priestia megaterium)。 3株菌互不拮抗可组建复合菌剂,2%混合菌液可提高种子在盐胁迫下种子发芽率(77%),对干旱和盐胁迫下玉米的根长、株高、干重和叶绿素也都有显著的提高(p<0.05),并且可以显著地降低玉米体内丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量(60%)。【结论】菌株yl923、hs032和hy127具有优秀的耐盐促生性能,组合成的混合菌剂能在干旱和盐胁迫下促进植物的生长,具有改良旱区盐渍化土壤的潜力。

    • 硫酸亚铁对缺铁性贫血小鼠肠道健康的影响

      2023, 63(2):623-637. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220412

      摘要 (146) HTML (700) PDF 1.13 M (412) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】旨在探究硫酸亚铁(FeSO4)对缺铁性贫血(iron deficiency anemia, IDA)小鼠肠道健康的影响。【方法】选取45只24日龄体重(16.0±1.2) g的雄性昆明小鼠,随机分成3组,每组15只,即对照组(正常饲料,饮蒸馏水)、IDA组(低铁饲料造模2周,饮去离子水)、IDA-Fe2+组(造模结束后灌胃FeSO4 3周,饮去离子水),实验结束时采样。【结果】试验结束时,与IDA组相比,IDA-Fe2+组小鼠的红细胞、血红蛋白、红细胞压积、平均红细胞体积、平均红细胞血红蛋白量、平均红细胞血红蛋白浓度等贫血指标均恢复至正常水平(P>0.05),表明FeSO4具有改善IDA的功能;与对照组相比,IDA和IDA-Fe2+组小鼠的氧化应激指标和肿瘤坏死因子α均显著升高(P<0.01)、紧密连接蛋白Occludin显著降低(P<0.001),IDA-Fe2+组与IDA组除结肠总抗氧化能力(TAC)外均无差异显著性(P>0.05)。结肠组织HE染色结果表明:与对照组相比,IDA组小鼠的结肠组织黏膜层萎缩,黏膜层上皮细胞排列缺损,固有层萎缩。灌胃FeSO4 3周后,观察到IDA-Fe2+组小鼠黏膜层上皮细胞排列仍有缺损,黏膜层腺泡部分存在坏死与缺损,固有层萎缩。对粪便微生物群进行的Illumina MiSeq高通量测序结果表明,IDA会导致小鼠肠道菌群紊乱,菌群多样性指数显著改变(Shannon、Chao1、Ace和Simpson指数,P<0.05);灌胃FeSO4后,相较于IDA组,IDA-Fe2+组小鼠菌群多样性指数显著增加、肠道菌群的整体结构显著改善(P<0.05);在门水平上,Bacteroidetes显著降低(P<0.05),Verrucomicrobia显著升高(P<0.01),均恢复至正常水平;在属水平上,改变了主要优势菌属的丰度,有益菌AkkermansiaCoprobacter丰度显著增加(P<0.05),致病菌Parabacteroides丰度显著降低(P<0.01)。【结论】FeSO4可以通过改善IDA小鼠的血液指标来缓解IDA症状,但对IDA小鼠的结肠氧化应激指标、炎症指标和结肠组织病变情况没有改善作用。补充FeSO4可以增加IDA小鼠肠道菌群多样性和优势菌群丰度,使有益菌丰度增加,致病菌丰度降低。

    • 比较基因组学解析谷物醋醋醅中巴氏醋杆菌和欧洲驹形杆菌的功能差异

      2023, 63(2):638-655. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220414

      摘要 (285) HTML (731) PDF 1.45 M (645) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】基于比较基因组分析,探究镇江香醋醋醅中不同醋酸菌的功能差异。【方法】利用分离培养技术结合16S rRNA基因全长测序获得不同分类地位的醋酸菌;应用比较基因组学结合发酵性能实现不同醋酸菌生长和代谢的差异比较。【结果】巴氏醋杆菌和欧洲驹形杆菌为镇江香醋醋醅中的主要醋酸菌。其中,欧洲驹形杆菌的GC含量更高、基因组更大。功能注释结果表明巴氏醋杆菌和欧洲驹形杆菌的碳水化合物、氨基酸相关基因数量及种类差异较大,欧洲驹形杆菌的碳水化合物活性酶数量更多。相比巴氏醋杆菌,欧洲驹形杆菌中富集的功能差异基因主要参与磷酸戊糖途径、脂肪酸生物合成、果糖和甘露糖代谢等代谢途径。验证结果表明欧洲驹形杆菌可通过产生更多的乙醇脱氢酶、乙醛脱氢酶和大量的ATP,并改变细胞膜脂肪酸组成来提高乙醇的转化率。【结论】明确了巴氏醋杆菌和欧洲驹形杆菌基因之间的差异。欧洲驹形杆菌通过更多的能量积累、更高的乙醇转化相关酶酶活力和细胞膜脂肪酸组成的改变,来改善胞内微环境以适应高酸环境。本研究得到的结果可加深对不同醋酸菌耐酸机制的理解。

    • 单增李斯特菌末端氧化酶亚基QoxB的生物学功能探究

      2023, 63(2):656-669. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220418

      摘要 (176) HTML (528) PDF 1.03 M (452) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究旨在构建单增李斯特菌末端细胞色素aa3氧化酶亚基qoxB基因缺失株,并探索其在细菌生长及感染过程中发挥的生物学功能。【方法】利用同源重组方法构建获得缺失株ΔqoxB后,对野生株EGD-e和缺失株ΔqoxB的生长能力、细菌运动能力和细胞内黏附、侵袭、增殖及胞内迁移能力进行比较,同时利用荧光定量PCR方法检测ΔqoxB中鞭毛相关基因转录水平的变化。【结果】缺失qoxB基因后细菌在体外培养过程中生长能力没有差异,细菌的鞭毛运动能力显著降低,在30 ℃培养24 h和48 h后ΔqoxB运动圈直径分别较EGD-e下降35.86%和34.20%,且22个鞭毛相关基因转录水平显著降低。通过细胞感染试验发现缺失qoxB基因后细胞黏附、侵袭、增殖及胞内迁移能力均显著下降。【结论】本研究首次证实末端氧化酶亚基QoxB能降低单增李斯特菌的运动能力和对细胞的感染能力,此研究为进一步阐明末端细胞色素氧化酶影响单增李斯特菌的致病机制提供重要依据。

    • 柞蚕空胴病病原拮抗菌的分离、鉴定及防治效果研究

      2023, 63(2):670-682. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220422s

      摘要 (155) HTML (593) PDF 935.04 K (475) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究从辽宁省蚕业科学研究所柞园土壤中分离筛选对柞蚕空胴病病原菌有显著拮抗作用的细菌,为该病的生物防治奠定研究基础。【方法】采用稀释涂布平板法分离柞园土壤中细菌,利用抑菌圈法筛选拮抗效果显著的菌株;根据形态学、生理生化及分子生物学对拮抗菌进行鉴定;利用自然转化法对拮抗菌进行荧光蛋白标记,测定其在柞树叶片和柞蚕肠道内的定殖规律,并对其室内和野外防效进行测定。【结果】从柞园土壤中分离获得87株细菌,其中BF-49对柞蚕肠球菌的拮抗效果显著(P<0.001);鉴定结果显示该BF-49与贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)的亲缘关系最近,故将该菌株鉴定为Bacillus velezensis,命名为B. velezensis BF-49。荧光蛋白标记菌株BF-49-GFP在柞蚕肠道中能定殖5 d,在柞树叶片上接种20 d后浓度仍达 1.25×104 CFU/g。BF-49发酵液的10倍稀释液对柞蚕空胴病的室内防效为78.25%,野外防效为74.42%,均显著高于对照药剂。【结论】筛选获得的B. velezensis BF-49对柞蚕空胴病防效显著,可作为开发柞蚕空胴病生防制剂的候选菌株。

    • 多位点序列和比较基因组学分析对盐单胞菌科菌株JSM 104105的系统发育学研究

      2023, 63(2):683-699. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220436

      摘要 (216) HTML (641) PDF 1.86 M (733) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】为了精准地判定产铁载体嗜盐新菌株JSM 104105在盐单胞菌科(Halomonadaceae)[t1] 中的系统发育地位。【方法】采用基于16S rRNA基因、DNA促旋酶B亚基基因(DNA gyrase B subunit gene, gyrB)和核糖核酸聚合酶σ因子RpoD基因(RNA polymerase sigma factor RpoD gene, rpoD)序列的多位点序列分析方法(multilocus sequence analysis, MLSA),对菌株JSM 104105的系统发育地位进行初步分析;采用比较基因组学分析(comparative genomics analysis),分析该菌株与其系统发育关系密切的典型菌株之间的GC含量、平均核苷酸一致性(average nucleotide identity, ANI)和数字DNA-DNA杂交值(digital DNA-DNA hybridization, dDDH),并进行基因组系统发育学分析(phylogenomic analysis),更准确地判定菌株JSM 104105在盐单胞菌科中的系统发育地位。【结果】MLSA分析结果表明,无论是单基因序列分析,还是多基因串联序列分析,对盐单胞菌科各分类单元以及菌株JSM 104105的系统发育地位都能提供较为一致的结果。分析表明,菌株JSM 104105归属于盐单胞菌科盐单胞菌属(Halomonas),与该属的Halomonas gudaonensisHalomonas azerbaijanicaHalomonas lysinitropha的系统发育关系较密切,它们在系统进化树上形成稳定亚簇(subcluster),其中菌株JSM 104105占据稳定的独立进化分支。尽管它们之间的16S rRNA基因序列相似性较高,为97.3%-98.9%,但菌株JSM 104105很难归属于其中任何已知物种。比较基因组学分析结果确认了这一判断。菌株JSM 104105与系统发育关系密切的H. gudaonensis CGMCC 1.16133TH. azerbaijanica TBZ202TH. lysinitropha 3(2)T的ANI值(78.9%-91.6%)和dDDH值(22.1%-43.7%),均显著低于界定原核生物物种的阈值(ANI,95%-96%;dDDH≥70%)。基因组系统发育分析结果表明,菌株JSM 104105明确构成盐单胞菌属独立的亚分支(subclade)。【结论】从分子系统发育学视角精准地判定产铁载体嗜盐细菌JSM 104105归属于盐单胞菌科盐单胞菌属,与该属的已知物种H. gudaonensisH. azerbaijanicaH. lysinitropha的系统发育关系最密切,但不能归属于该属的已知种,应该代表了一个新的基因种(genospecies)。

    • 单增李斯特菌二硫键形成蛋白DsbG介导酸耐受及鞭毛运动性调控

      2023, 63(2):700-716. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220439

      摘要 (121) HTML (680) PDF 1.54 M (548) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究旨在通过构建单增李斯特菌(L isteria monocytogenes)二硫键形成蛋白编码基因dsbG缺失株和回补株,探究该蛋白在酸耐受和鞭毛介导的运动性中发挥的生物学功能。【方法】利用同源重组方法构建单增李斯特菌dsbG缺失株和回补株,比较野生株和突变株在不同pH梯度培养基条件下的生长速率和存活率;通过实时荧光定量PCR方法,比较致死酸应激条件下野生株和缺失株酸耐受基因转录水平。通过半固体培养基、荧光定量PCR方法和鞭毛负染色透射电镜观察,比较野生株和突变株的运动能力、鞭毛相关基因转录水平变化和鞭毛形态差异。【结果】与野生株相比,dsbG缺失株的生长能力和速率差异不显著;在pH 3.5 (盐酸和柠檬酸)培养条件下,存活率显著降低;精氨酸合成途径基因argDargF转录水平分别下调2.4和3.7倍。同时,dsbG缺失株的运动能力减弱,且鞭毛形成相关的flaAflgBflgD等基因转录水平显著下调(分别为29.7、6.7和6.9倍),鞭毛形成能力减弱。【结论】本研究首次证实了单增李斯特菌二硫键形成蛋白DsbG能感应低pH应激,并形成耐受;证实了DsbG通过调控鞭毛相关基因的转录进而影响细菌的鞭毛形成和运动性。本研究有助于深入了解二硫键形成蛋白家族介导单增李斯特菌环境适应的分子机制,为食源性致病菌的防控提供理论基础。

    • 蓝灰链霉菌中Aco类信号分子合酶ScyA1全局性功能的研究

      2023, 63(2):717-730. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220450

      摘要 (146) HTML (621) PDF 860.13 K (595) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究蓝灰链霉菌中Aco类群感效应信号分子合酶基因scyA1缺失对细胞生理代谢和调控网络造成的广泛性扰动,揭示ScyA1对细胞生命活动的全局性调控作用。【方法】通过测定细胞干重确定scyA1缺失对液体发酵条件下细胞生长的影响。采用RNA-Seq比较分析探究蓝灰链霉菌scyA1突变株和野生型NMWT1发酵培养3 d和6 d全基因组范围内的显著差异表达基因。【结果】scyA1缺失不影响液体发酵条件下细胞生物量的积累。比较转录组分析显示scyA1缺失后,糖酵解和三羧酸循环途径基因表达表现出双向显著差异变化趋势;l-半乳糖形成UDP-葡萄糖途径、戊糖磷酸途径、氨基酸(l-缬氨酸、l-异亮氨酸和l-色氨酸)合成途径和嘌呤核苷酸降解途径相关基因均表现出显著上调趋势。众多次级代谢生物合成基因簇、保守转录调控因子和菌丝体结构性蛋白组分编码基因表达显著下调,而少数则表达水平显著上调。【结论】ScyA1广泛影响了菌株的初级代谢、次级代谢、保守调控因子和菌丝体结构相关基因的表达。总之,本研究丰富了我们对Aco类群感效应信号分子合酶功能的认知。

    • 东方蜜蜂微孢子虫侵染过程中nce-miR-34537和靶基因PIP5KI的表达谱

      2023, 63(2):731-744. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220461

      摘要 (174) HTML (721) PDF 1.51 M (504) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究旨在对前期鉴定到的nce-miR-34537进行表达和序列验证,预测nce-miR-34537的靶基因并明确其分子特性,进而检测nce-miR-34537及其靶基因在东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)侵染意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)工蜂过程的表达谱,为进一步探究nce-miR-34537调控东方蜜蜂微孢子虫侵染的功能和作用机制提供基础。【方法】通过Stem-loop-RT-PCR和Sanger测序验证nce-miR-34537的表达和序列。通过生物信息学软件预测nce-miR-34537的靶基因PIP5KI (I型磷脂酰肌醇4-磷酸-5-激酶基因)的理化性质等分子特性和保守基序,并构建基于氨基酸序列的系统进化树。采用RT-qPCR检测nce-miR-34537及其靶基因的表达谱。【结果】nce-miR-34537在东方蜜蜂微孢子虫孢子中真实存在和表达。nce-miR-34537共靶向PIP5KI等151个基因。PIP5KI蛋白的分子式为C882H1 364N226O251S7,分子量约为19.37 kDa,含160个氨基酸和17个磷酸化位点,但不含信号肽,可同时定位于细胞核、线粒体、细胞质和分泌囊泡。东方蜜蜂微孢子虫的1个PIP5KI (AAJ76_2700017870)含4个保守基序,另1个PIP5KI (EEQ82436.1)含5个保守基序。东方蜜蜂微孢子虫、蜜蜂微孢子虫(N. apis)和鮟鱇思普雷格孢虫(Spraguea lophii)的PIP5KI在进化树中聚为一支,且东方蜜蜂微孢子虫的PIP5KI (EEQ82436)与蜜蜂微孢子虫的PIP5KI (EQB60549.1)的进化距离最近。相较于接种后1 dpi (day post inoculation),nce-miR-34537在2 dpi上调表达(P>0.05),而在4 dpi、6 dpi和8 dpi的表达量均显著下调(P<0.05);PIP5KI在2 dpi表达量显著上调(P<0.05),在4 dpi、6 dpi和8 dpi的表达量均显著下调(P<0.05)。【结论】nce-miR-34537在东方蜜蜂微孢子虫孢子中真实存在和表达,东方蜜蜂微孢子虫的PIP5KI (EEQ82436)与蜜蜂微孢子虫的PIP5KI (EQB60549.1)之间亲缘关系最近,nce-miR-34537及其靶基因PIP5KI在东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂工蜂过程中均表现出上升-下降的表达规律,nce-miR-34537通过正调控PIP5KI表达潜在参与调节侵染过程。

    • Streptomyces rochei D74菌剂对向日葵、列当及其根际微生物的影响

      2023, 63(2):745-759. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220465

      摘要 (242) HTML (839) PDF 11.78 M (680) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei) D74菌剂促进向日葵生长和抑制列当寄生的作用,及其对根际微生物的影响。【方法】通过构建向日葵-列当-S. rochei D74共培养体系,观察D74菌株对列当寄生的影响;采用田间小区试验,测定D74菌剂接种对向日葵植物生理指标和列当出土数的影响;测定向日葵产量指标,研究D74菌剂对向日葵籽粒品质及产量的影响;利用16S rRNA基因高通量测序技术和传统微生物培养方法,分析添加D74菌剂对向日葵根际微生物群落结构的影响。【结果】D74菌剂能够促进向日葵生长[茎秆重和花盘重分别显著增加(P<0.05) 37%-40%和21%-37%],同时抑制28%-46% (P<0.05)的列当出土;还可以提高向日葵籽粒中粗蛋白含量5%-9%、大粒占比约66% (P<0.05)和百粒重8%-18%,并且通过产量测定表明,D74菌剂可增产约30% (P<0.05),这对提高农民经济收益具有深远意义。D74菌剂对向日葵根际微生物群落具有显著影响,调节了群落有益微生物数量。【结论】D74菌剂可以显著降低向日葵根部列当寄生病害的发生,促进花盘生长,使籽粒饱满,具有实际应用价值和推广意义。

    • 云南不同高原湖泊噬藻体psbA基因多样性

      2023, 63(2):760-774. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220467

      摘要 (144) HTML (521) PDF 1.25 M (517) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】噬藻体(cyanophage)广泛存在于自然水体生态系统中,通过侵染蓝藻进而调控蓝藻种群及群落结构,具有重要生态功能和生态地位,在控制蓝藻水华方面有巨大开发潜力。本研究旨在探究云南高原湖泊噬藻体psbA基因多样性,分析其系统进化地位,为深入了解高原湖泊生态功能、开发利用噬藻体资源奠定理论基础。【方法】以云南高原主要湖泊滇池、抚仙湖和星云湖等为研究对象,以psbA基因作为分子靶标,对湖泊水体中噬藻体遗传多样性进行研究。【结果】从不同湖泊中共获得100条环境噬藻体psbA基因序列,系统发育分析表明,湖泊的噬藻体psbA基因序列与中国东湖、中国东北稻田、日本稻田等淡水中的环境噬藻体psbA基因亲缘关系较近,与海洋环境噬藻体psbA基因亲缘关系较远;抚仙湖中的噬藻体psbA基因多样性高于滇池、星云湖和异龙湖中的噬藻体psbA基因多样性;云南高原湖泊中存在新的噬藻体类群;各湖泊秋冬季节噬藻体psbA基因遗传多样性差异不明显。【结论】云南主要高原湖泊噬藻体psbA基因遗传多样性高,与淡水环境噬藻体psbA基因亲缘关系较近,且存在独特的噬藻体类群。

    • 田菁根瘤菌YIC4027可溶性趋化受体Tlp1的功能鉴定

      2023, 63(2):775-785. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220481

      摘要 (142) HTML (685) PDF 771.13 K (479) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】初步探究田菁根瘤菌Sinorhizobium alkalisoli YIC4027中唯一含有PAS结构域可溶性趋化受体Tlp1的功能机理。【方法】本研究基于Red重组系统以及三亲接合技术进行缺失突变株的构建。对野生型和突变株的生长情况、趋化能力、趋氧性、细胞凝结、生物膜的形成、胞外多糖产量、在宿主根表的定殖及竞争性结瘤等表型进行了测定。【结果】与野生型相比,突变株的生长不受影响,趋化和趋氧能力降低,在宿主根表的定殖及竞争性结瘤能力降低,而细胞凝结能力、生物膜形成以及胞外多糖产生能力等均有所提高。【结论】本研究首次证实了S. alkalisoli YIC4027中可溶性趋化受体Tlp1影响细胞的趋化运动。

    • 利用木质纤维素类生物质产微生物絮凝剂Pseudomonas boreopolis GO2的全基因组测序及比较基因组学分析

      2023, 63(2):786-804. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220482

      摘要 (304) HTML (689) PDF 2.29 M (652) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】Pseudomonas boreopolis GO2可以利用木质纤维素类生物质为唯一碳源发酵产微生物絮凝剂。解析菌株GO2的全基因组特征可为利用木质纤维素类生物质定向合成多糖型微生物絮凝剂提供分子基础。【方法】利用Illumina NovaSeq测序平台对菌株GO2进行测序,用SMRT等软件进行基因组组装、系统发育分析、基因预测和功能注释,并与4株近缘模式株进行了比较基因组分析。【结果】菌株GO2基因组大小为4 498 896 bp,GC含量为69.5%,共编码3 906个基因。菌株GO2与Pseudomonas boreopolis JCM 13306的16S rRNA基因相似性、平均核苷酸一致性(average nucleotide identity, ANI)、DNA-DNA杂交(DNA-DNA hybridization, DDH)值最高,分别为99.93%、98.36%和88.00%,将菌株GO2命名为Pseudomonas boreopolis GO2。比较基因组分析发现,GO2与4个近缘模式菌株共有2 348个直系同源核心基因,主要参与碳水化合物代谢、氨基酸代谢以及能量代谢等过程,而GO2菌株特有的307个基因主要与转录、复制、修复、细胞壁/膜/包膜的生物发生相关。菌株GO2基因组中含有226个碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes, CAZymes)基因,占总基因数的5.79%,包括82个与植物细胞壁降解相关的糖苷水解酶(glycoside hydrolases, GHs)家族基因和由糖基转移酶(glycosyltransferases, GTs)家族基因形成的3个多糖合成基因簇。【结论】根据菌株GO2基因组序列的比对分析,将其命名为Pseudomonas boreopolis GO2,其基因组中包含丰富的植物细胞壁降解酶基因和3个多糖合成基因簇,这些基因可能在菌株GO2直接利用木质纤维素类生物质合成微生物絮凝剂过程中发挥着重要作用。

    • 黄河滩地和稻田土中铁还原菌、不产氧光合细菌分布机制

      2023, 63(2):805-820. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220483

      摘要 (174) HTML (792) PDF 1.42 M (545) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】探讨沿黄流域土壤中铁还原菌(ferric reducing bacteria, FeRB)、不产氧光合细菌(anoxygenic phototrophic bacteria, AnPB)的分布机制。【方法】以沿黄流域(原阳段)为研究对象,采集黄河滩地和稻田土样,利用16S rRNA基因高通量测序和实时荧光定量分析技术,结合统计学分析,揭示FeRB、AnPB菌群结构、丰度和主要环境影响因子。【结果】二者中的优势FeRB在科(属)水平为Hydrogenophilaceae (Thiobacillus)、Bacillaceae (Bacillus)、ClostridiaceaeRhodobactereace (Rhodobacter)、Geobacteraceae (Geobacter),优势AnPB为Rhodobactereace (Rhodobacter)、Chloroflexaceae (Chloronema)、Acetobacteraceae (Roseomonas)。AnPB中Rhodobacteraceae与FeRB中BacillaceaeClostridiaceae的相对丰度负相关;AnPB中SphingomonadaceaeHydrogenophilaceaeClostridiaceae的相对丰度亦负相关。土壤硝酸盐氮(NO3--N)与Rhodobactereace相对丰度负相关,与Geobacteraceae相对丰度正相关。二价铁(Fe2+)对FeRB、AnPB菌群组成的差异分别可解释13.5%、41.8%,pH对FeRB、AnPB菌群组成的差异分别可解释65.7%、42.8%。黄河滩地总细菌(total bacteria, BAC)、地(热)杆菌[Geo(thermo)bacter,GEO]、光合紫细菌(phototrophic purple bacteria, PPB)的拷贝数分别为2.52 (±3.43)×109 、5.21 (±7.58)×107、2.9 (±3.70)×107 copies/g干土。稻田土中BAC、GEO、PPB拷贝数依次为3.82 (±1.29)×1010、3.05 (±2.44)× 108、4.31 (±0.90)×108 copies/g干土。0-1 cm土层中PPB拷贝数显著高于1-2 cm、2-3cm土层。Fe2+对BAC、GEO、PPB数量分布变异的解释度为81.5%。【结论】土壤类型不同,潜在FeRB、AnPB物种组成不同,GEO、PPB丰度也不同。Fe2+对FeRB、AnPB分布起关键驱动作用。

    • 氢自养微生物的驯化及其反硝化特性研究

      2023, 63(2):821-833. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220491

      摘要 (317) HTML (946) PDF 1.14 M (485) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】本研究筛选出弱酸性环境下利用无机碳源进行高效脱氮的氢自养微生物,探究不同无机碳源对体系反硝化能力的影响,以及长期驯化过程中反应器内水质参数、微生物群落结构和脱氮周期变化规律。【方法】氢自养微生物的驯化采用一种成本低廉、气密性优良、可计算氢气利用率的序批式反应器,通过及时向装置内补充氢气、无机碳源、营养液和硝酸盐对微生物进行连续驯化。【结果】驯化的微生物利用NaHCO3和CO2作为混合无机碳源对硝酸盐的脱氮效果要优于单一使用NaHCO3;在环境温度为20 ℃,pH为6.3-7.0,硝态氮初始投加量为15 mg-N/L时,NO3--N最高反应速率为1.374 mg-N/(L·h),氢气最高利用率为43.4%,脱氮周期为16 h,且脱氮过程中无亚硝酸盐积累;驯化得到的微生物主要为嗜酸菌属(Acidovorax),占比达84.4%。【结论】利用本研究的装置和驯化方法对土著微生物进行脱氮驯化是可行且高效的,可筛选出在弱酸性环境下利用无机碳源进行反硝化的氢自养微生物,为地下水中硝酸盐污染的生物修复提供理论依据,也为后续进一步研究弱酸性环境下氢自养微生物同时脱氮固铀奠定基础。

    • 噬菌体裂解酶Lysin1902原核表达及其与ε-聚赖氨酸联用效果评价

      2023, 63(2):834-844. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220496

      摘要 (153) HTML (581) PDF 997.86 K (448) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】研究裂解酶Lysin1902与ε-聚赖氨酸(ε-PL)对大肠杆菌O157:H7的协同抗菌作用。【方法】通过Mega构建进化树、使用在线工具等分析大肠杆菌噬菌体裂解酶Lysin1902氨基酸序列组成和结构等;原核表达并纯化Lysin1902;通过平板裂解实验检测Lysin1902对大肠杆菌O157:H7灭活菌株的裂解活性;用96孔板法检测Lysin1902或ε-PL的活菌裂解能力;棋盘法验证Lysin1902和ε-PL联用效果。【结果】体外成功表达并纯化了Lysin1902。Lysin1902对大肠杆菌O157:H7灭活菌株具有裂解活性,但不能有效裂解活的大肠杆菌。噬菌体裂解酶与ε-PL联用 结果表明,加入Lysin1902后,ε-PL能够完全控制大肠杆菌O157:H7增殖的使用浓度由0.7 mg/mL降低到0.1 mg/mL。【结论】体外原核表达并纯化Lysin1902,其单独使用对活的大肠杆菌O157:H7无裂解活性,但与ε-PL联用可显著提高ε-PL对大肠杆菌O157:H7的裂解能力。

    • 解淀粉芽胞杆菌HZ-12中ysnE参与吲哚-3-乙酸合成的代谢途径研究

      2023, 63(2):845-854. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220500

      摘要 (230) HTML (682) PDF 701.08 K (580) 评论 (0) 收藏

      摘要:【目的】吲哚-3-乙酸是调控植物生长发育和生理活动的重要激素,吲哚-3-乙酸N-乙酰转移酶YsnE在吲哚-3-乙酸合成中发挥重要作用,本研究拟解析解淀粉芽胞杆菌中YsnE参与吲哚-3-乙酸合成的代谢途径。【方法】通过基因ysnE缺失和强化表达,分析ysnE对吲哚-3-乙酸合成影响,结合吲哚-3-乙酸合成中间物(吲哚丙酮酸、吲哚乙酰胺、色胺和吲哚乙腈)添加和体外酶转化实验,解析ysnE参与吲哚-3-乙酸合成的代谢途径。【结果】明确了YsnE在解淀粉芽胞杆菌HZ-12吲哚-3-乙酸合成中发挥重要作用。发现ysnE缺失菌株中的吲哚丙酮酸、吲哚乙酰胺和吲哚乙腈利用显著降低,揭示了YsnE主要发挥吲哚丙酮酸脱羧酶YclB和吲哚乙酰胺水解酶/腈水解酶/腈水合酶YhcX的功能,并通过参与吲哚丙酮酸、吲哚乙酰胺和吲哚乙腈途径来影响吲哚-3-乙酸合成。【结论】初步揭示了YsnE通过影响吲哚丙酮酸、吲哚乙酰胺和吲哚乙腈途径参与吲哚-3-乙酸合成的代谢机理,为吲哚-3-乙酸合成途径解析和代谢工程育种构建吲哚-3-乙酸高产菌株奠定了基础。

    • 敲除Spt7对黑曲霉生长及菌落形态的影响

      2023, 63(2):855-867. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20220501

      摘要 (249) HTML (485) PDF 1.13 M (622) 评论 (0) 收藏

      摘要:在酵母中Spt7作为一种多功能蛋白复合物Spt-Ada-Gcn5-乙酰转移酶(Spt-Ada-Gcn5- acetyltransferase, SAGA)复合体的核心蛋白,其不仅负责维持SAGA复合物的稳定,还负责细胞内10%以上的基因转录。除此之外,丝状真菌中关于Spt7功能的研究很少。【目的】探究Spt7在黑曲霉Aspergillus niger CGMCC 1062中的功能。【方法】以黑曲霉A. niger CGMCC 1062为出发菌株,通过农杆菌转化法将敲除spt7基因的质粒转入黑曲霉中;并分别将Δspt7菌株与对照组点种在CM培养基、不同碳源及含H2O2培养基上进行生长观察;通过实时定量聚合酶链反应(real-time quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析糖酵解关键基因、产孢相关基因的相对转录水平。【结果】成功获得spt7基因敲除菌株Δspt7;通过实验发现Δspt7菌株较对照菌株生长缓慢、菌落变白且产孢延迟;spt7基因的敲除显著影响菌株对不同碳源的利用;但Δspt7菌株同对照组均能在20 mmol/L H2O2的平板上正常生长。Δspt7菌株中糖酵解关键酶fbppfktrkpksfdagsdA基因的转录水平较对照组分别下调了2.65、4.46、6.05、4.90、3.20和3.20倍;产孢相关基因wetAabaAbrlA的转录水平相较于对照组分别下调了529.93、172.40倍和9.61倍。【结论】spt7基因的缺失影响菌株的正常生长、菌落形态及分生孢子产生。

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