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自1936年细菌学家Buchanan负责起草专门的细菌命名法规以来，国际原核生物命名法规(International Code of Nomenclature of Prokaryotes, ICNP)在不断发展和完善过程中，积极促进了原核生物分类学及相关学科的发展。随着组学技术在原核生物多样性研究中的应用，越来越多未培养的细菌和古菌新类群被发现，却因为ICNP要求活的生物材料作为命名模式(nomenclatural type)，而无法获得生效名称(validly published name)。2022年，原核生物命名法规从序列数据描述原核生物命名法(Code of Nomenclature of Prokaryotes Described from Sequence Data, SeqCode)正式发布，以补充ICNP在未培养微生物类群命名方面的不足。SeqCode不希望和ICNP产生较大分歧，并尽可能保留在将来和ICNP合并的可能性。然而，作为两种独立运行的命名法规，尚不明确SeqCode和ICNP并存会对学术界产生怎样的影响。本文系统介绍了ICNP和SeqCode各自的发展历程和主要内容，分析了二者的优势和局限性，并呼吁微生物学相关领域的学者共同关注原核生物命名法规并应用于实践，以期构建更加合理、有效的原核生物名称系统。

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肉毒毒素(botulinum neurotoxin, BoNT)是人类已知毒性最强的蛋白质之一，可以引起肌肉松弛麻痹，严重时可导致死亡。肉毒毒素共分为7种血清型(BoNT/A-BoNT/G)，根据氨基酸序列差异可进一步分为40多种亚型。肉毒毒素分子结构由3个基本结构域组成：重链羧基端细胞受体结合域、氨基端的易位域和轻链催化域。在运动神经元表面，受体结合域首先与聚唾液酸神经节苷脂结合，随后与突触囊泡蛋白2或突触囊泡结合蛋白结合形成双受体复合物。每种血清型的受体结合域都必须与其相应受体结合才能发挥作用。肉毒毒素的结构功能及其对宿主的作用一直都是研究热点。近年来，因受体结合域可以促进肉毒毒素与运动神经元膜特异性结合，而成为新的研究方向。本综述将概述不同血清型肉毒毒素与受体结合过程中受体结合域结构变化和结合位点差异。通过分析不同血清型及亚型的序列以及受体结合域结构特征，可以更好地了解细胞受体结合域的序列差异和功能，并为肉毒毒素的治疗策略提供新思路。

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细菌纤维素是一种天然的生物质高分子聚合物。相较于植物纤维素，其具有更高的纯度和优异的力学性能。有望作为一种绿色的新型高分子材料被广泛应用。细菌纤维素合酶作为合成细菌纤维素的关键酶，其主导细菌纤维素的合成过程。因此，对其合成机理的探索有助于实现细菌纤维素大量生产和广泛应用。本文从细菌纤维素合酶的基本特性出发，综述了菌种筛选、提升产量和合酶的细胞定位等内容；围绕纤维素合酶的作用机理阐述了体外合成方法的影响因素，以及利用该方法探究各亚基相关作用的现状。以此探究细菌纤维素合酶的合成机制，并提出了当前研究中存在的问题。同时，展望了该领域未来的研究方向，以期通过对合成机理的探讨为细菌纤维素的大规模应用提供理论基础。

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膀胱尿路上皮细胞癌(urothelial carcinoma of bladder, UCB)是泌尿系统常见的恶性肿瘤，是膀胱癌(bladder cancer, BC)最常见的病理类型。UCB具有高发病率、高死亡率和易复发等特点，对人类健康构成巨大威胁。引发UCB的原因可能与吸烟和接触有毒化学物质有关，但是随着研究的不断深入，人们发现膀胱内存在独特的微生物群，它与UCB的发生和发展密切相关。本文着重综述微生物通过尿路感染(urinary tract infection, UTI)、影响上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)以及上调细胞程序性死亡-配体1 (programmed cell death 1 ligand 1, PD-L1)的表达来参与UCB的发生和发展，同时也对健康人群与UCB患者微生物群特征以及UCB的预防和治疗等方面作了相应阐述。通过综述微生物与UCB之间的关系，为进一步明确微生物对UCB的促进作用以及研发治疗UCB的药物提供新思路。

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食物过敏(food allergy, FA)在儿童中的发生率逐年升高，严重影响其生活质量，已经成为全球面临的公共卫生问题之一。近年来，人们发现FA儿童的肠道菌群组成与健康儿童有显著差异。深入研究发现，肠道菌群可通过调节树突状细胞、辅助性T细胞、调节性T细胞、肥大细胞和粒细胞等免疫细胞维持免疫平衡，也可通过多种方式增强肠道屏障功能，抑制FA的发生。在已有研究基础上，益生菌和益生元在治疗儿童FA方面也得到了一定应用，但目前的应用效果并不明确。本文以婴幼儿FA在全球范围内患者规模日益扩大为背景，综述了肠道菌群影响FA的部分机制，总结了近年部分益生菌和益生元在治疗和预防婴幼儿FA方面的应用，并为肠道菌群在FA发生和发展中的作用机制研究和益生菌及其相关代谢产物在儿童FA治疗和预防中的应用提出了新思路，对促进婴幼儿FA治疗方法和策略的研究有重要意义。

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细菌感染已成为威胁人类健康的重要公共卫生问题之一，而抗生素的滥用又加快了细菌耐药性的进程。抗菌肽因其广谱抗菌活性、快速杀菌作用、低毒性和不易产生耐药性等特点受到了广泛关注。然而，抗菌肽的天然结构也预示了其应用存在一些限制，如易降解、不稳定、低渗透和高成本等。如何改良抗菌肽仍是需要解决的难题。本文从抗菌肽的来源和结构特征出发，分析了与抗菌相关的空间结构及其所对应的抗菌机制，总结了现有抗菌肽的改良策略，为寻求新型改良方案奠定基础。希望为今后抗菌肽的改造与临床应用提供新的思路和方向。

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【目的】明确不同种类有机物对氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans) BYM磁小体形成的促进作用，为安全有效提升细菌磁小体产量提供新思路。【方法】以A. ferrooxidans BYM为目的菌株，采用单因素试验分析10种有机物对A. ferrooxidans BYM亚铁氧化的影响，通过4 L发酵体系进一步筛选促进磁小体合成的有机物；通过分批发酵实验基于经典发酵动力学模型(Logistic、Luedeking-Piret、底物消耗动力学方程)分别构建A. ferrooxidans BYM菌体生长、磁小体合成以及亚铁消耗动力学模型。【结果】筛选得到10 mmol/L葡萄糖酸能使磁小体产量最高达到2.00×10⁻³ g/L，葡萄糖酸使A. ferrooxidans BYM细胞呈椭圆形，表面光滑；在葡萄糖酸作用下，A. ferrooxidans BYM的发酵符合Logistic、Luedeking-Piret、底物消耗动力学方程。【结论】添加10 mmol/L葡萄糖酸能够使A. ferrooxidans BYM磁小体产量提升8倍，葡萄糖酸通过改变细胞形态和表面结构促进磁小体合成，菌体生长、产物生成以及底物消耗动力学模型可以阐明A. ferrooxidans BYM在葡萄糖酸存在下的分批发酵过程。

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【目的】纳米银(silver nanoparticles, AgNPs)的生物安全性一直受业界诟病，扩大纳米银的治疗窗将为治疗人和动物多耐药性细菌感染提供有效的备选药物。本研究拟用三羧酸循环的重要成员α-酮戊二酸(alpha-ketoglutaric acid, AKG)对纳米银进行表面修饰以提高其抗菌的生物安全性。【方法】芦丁在常温下合成纳米银，用全波长分光光度计、粒度仪及透射电镜进行表征。加1 mmol/L聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone, PVP)作为稳定剂(PVP-AgNPs)，另加10 mmol/L AKG作为封端剂(PVP-AgNPs@AKG)，比较2种纳米银的抗菌性及对人正常宫颈上皮细胞(human cervical epithelial cells, HCerEpic)的毒性作用，再分析2种纳米银对大肠杆菌(Escherichia coli) BW25113能量代谢、抗氧化应激和无氧呼吸相关基因表达等的影响。【结果】PVP-AgNPs@AKG对多株革兰阳性细菌和革兰阴性细菌的最小抑菌浓度(minimal inhibit concentration, MIC)和最低杀菌浓度(minimum bactericidal concentration, MBC)均比PVP-AgNPs低50%或50%以上，而对HCerEpic细胞的毒性无显著差异。与PVP-AgNPs相比，PVP-AgNPs@AKG在MIC浓度下对E. coli α-酮戊二酸脱氢酶活性的抑制作用增强，AKG蓄积，ATP水平显著降低，同时活性氧(reactive oxygen species, ROS)的水平显著升高，soxS表达上调，但是，厌氧呼吸相关的arcA、fnr、fdnH基因表达上调的程度显著降低。【结论】AKG修饰纳米银能通过靶向α-酮戊二酸脱氢酶抑制细菌的能量代谢，使其对氧化损伤更敏感，从而获得更强的抗菌能力，是一种扩大纳米银治疗窗的有效手段。

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【目的】环境真菌是导致博物馆藏品微生物病害的主要原因之一。博物馆库房环境中由于藏品材质、来源和保存环境的差异，其环境真菌具有较高的多样性；在博物馆空调系统的影响下，藏品库房之间还存在真菌扩散的现象。研究不同材质藏品库房空气中真菌组成差异及其种类随季节变化情况，是开展博物馆环境微生物风险预警和防范的基础。【方法】选择某博物馆的铁器库房和丝织品库房，在一年时间内采用撞击法每两个月采样一次，通过ITS rDNA序列对真菌的种类和组成进行分析。【结果】通过扩增子测序，共获得5门20纲184科的真菌信息，其中超过半数存在显著的季节波动。研究结果显示，一方面，铁器库房与丝织品库房存在特异性的、较为稳定的基础真菌菌群，这些真菌受季节波动的影响较小；另一方面，在相对湿度较高的夏季，多种具有蛋白类、纤维素类基质藏品损伤能力的真菌在两类库房出现了显著的富集，对藏品具有潜在威胁。此外，部分真菌在生长过程中会分泌酸类物质，不利于藏品保护。【结论】本研究为博物馆环境有害真菌的防治工作提供了一定科学依据，对博物馆藏品的预防性保护具有重要意义。

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【目的】本实验室前期在高致病性毒株PRRSV/GSWW/2015的感染性克隆上，拯救获得了非结构蛋白(non-structural protein 2, NSP2)第519-565位和第628-747位氨基酸双缺失的工程病毒(rGS15-△2)。本研究旨在在双缺失病毒的感染性克隆上，构建拯救获得NSP2三个位点缺失的工程病毒。【方法】在前期双缺失病毒感染性克隆的基础上，利用融合PCR方法分别构建缺失NSP2第323-364位和第372-433位优势抗原表位的两个3个位点缺失的重组质粒。经脂质体介导，转染Marc-145细胞拯救病毒，通过电子显微镜观察、免疫荧光实验、测定病毒滴度、绘制生长曲线等方法对缺失病毒的生长特性进行分析。【结果】成功获得拯救病毒rGS15-△3-1和rGS15-△3-2。电子显微镜下可以观察到直径大小为50-80 nm的病毒粒子；免疫荧光实验检测表明，拯救病毒与亲本病毒GS15一致，都能检测到PRRSV N蛋白表达；缺失区域RT-PCR扩增鉴定，拯救病毒传至40代缺失标记稳定存在；rGS15-△3-1与rGS15-△3-2病毒滴度分别为2.00×10^6.0 TCID50/mL和2.25×10^5.8 TCID₅₀/mL，与亲本病毒相比病毒滴度差异显著(P<0.05)；生长曲线分析表明拯救病毒复制水平低于亲本病毒达到最高滴度的培养时间比亲本病毒延迟24 h。【结论】本研究通过对PRRSV基因2型非结构蛋白NSP2多位点缺失病毒的体外生长特性分析，为研制新型PRRSV标记疫苗奠定了基础，也为猪繁殖与呼吸综合征的防控提供新的策略。

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【目的】为缓解中药绞股蓝种植区由于连作导致的土壤微生态失衡，提高绞股蓝品质及产量，使用本课题组的娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei) D74菌剂及新构建的复合菌剂T3，研究微生物菌剂的施加对绞股蓝产量、品质以及根际细菌群落组成的影响，明确绞股蓝在连作和正茬不同种植条件下的适用菌剂。【方法】采用五点取样法，测定大田种植试验中各处理组绞股蓝单位面积的产量。采用紫外-可见分光光度法及高效液相色谱法测定黄酮、多糖、皂苷等绞股蓝主要药效成分含量。利用16S rRNA基因高通量测序技术分析添加菌剂对绞股蓝根际细菌群落结构的影响。【结果】在正茬型Z区地块，T3菌剂处理组绞股蓝干重较对照组增加了63.44%，总黄酮含量提高12.50%，总多糖含量提高32.95%，增产提质效果均优于D74菌剂；而在连作型P区地块，D74菌剂处理组绞股蓝干重较对照组增加了77.41%，总黄酮含量提高112.50%，总多糖含量提高23.10%，效果优于T3菌剂。通过分析微生物群落组间差异发现，与对照组相比富集在T3菌剂组中的差异微生物为新鞘氨醇菌属(Novosphingobium)、罗河杆菌属(Rhodanobacter) 等有益微生物，富集在D74菌剂组中的差异微生物为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、硝化螺菌属(Nitrospira)等有益微生物。【结论】研究表明T3复合菌剂及D74菌剂均能够通过招募土壤中有益微生物类群，优化根际土壤中微生物群落结构，改善绞股蓝根际微生态环境，显著提高绞股蓝药效成分含量及产量。D74菌剂在连作型地块施用效果更佳，T3菌剂对正茬型地块施用效果更佳。

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【目的】鉴定铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)中PA0847胞内结构域及其突变体的二鸟苷酸环化酶活性，并初步探究其催化机制。【方法】利用刚果红平板染色法验证PA0847胞内域的二鸟苷酸环化酶活性；采用PCR技术构建PA0847 PAS-GGDEF结构域及其单点突变体，并经过表达纯化获得相应蛋白；经凝胶分子筛层析分析蛋白在溶液中的聚集状态；通过体外酶促反应鉴定蛋白的二鸟苷酸环化酶活性，基于噻唑橙荧光染色检测蛋白酶促反应后环鸟苷二磷酸(cyclic diguanylate monophosphate, c-di-GMP)的生成量，并筛选与二鸟苷酸环化酶活性密切相关的氨基酸残基；联用结构预测和分子对接获得PA0847 PAS-GGDEF二聚体以及结合三磷酸鸟苷(guanosine triphosphate, GTP)的复合物结构模型。【结果】PA0847 PAS-GGDEF主要以二聚体形式发挥催化活性，PAS结构域促进二聚体形成，有效提高二鸟苷酸环化酶活性；突变筛选发现，在低蛋白浓度(0.6 mg/mL)下，非催化位点突变体Y700A活性较野生型显著提高；凝胶分子筛层析表明，其高活性可能与Y700A突变促进GGDEF (Gly-Gly-Asp-Glu-Phe)结构域二聚化有关；结构模型分析显示，PA0847 PAS-GGDEF与GTP结合位点保守，其中K722的氨基侧链在结合GTP的磷酸基团中发挥着重要作用，而Y700芳香环侧链与K722所在的α螺旋有疏水互作，因此Y700A突变可能改变了K722所在螺旋的空间取向，进而促进K722与底物GTP的结合以及GGDEF二聚化。【结论】铜绿假单胞菌PA0847的非催化位点Y700可间接调控二鸟苷酸环化酶活性。

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【目的】硒(Se)是人体必需的微量元素，在维持人体生理代谢中起着至关重要的作用。在硒的各种形态中，纳米硒颗粒(selenium nanoparticles, SeNPs)被发现具有较高的生物利用度和较低的毒性。本研究拟筛选一株能将亚硒酸盐高效合成纳米硒颗粒的益生菌菌株。【方法】从14株潜在益生菌中筛选出一株能有效将亚硒酸钠转化为SeNPs的耐硒菌株副干酪乳酪杆菌SCFF20。利用扫描电子显微镜X射线能量色散谱仪(scanning electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray, SEM-EDX)、动态光散射(dynamic light scattering, DLS)、X射线衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)、拉曼光谱(Raman spectroscopy)和傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)对副干酪乳酪杆菌SCFF20产生的SeNPs进行纯化、冷冻干燥和系统表征。【结果】SEM-EDX分析表明，Se是生物纳米硒颗粒的主要成分。合成的SeNPs呈球形、多分散、平均粒径约为500.62 nm。XRD图谱和拉曼光谱证实所制备纳米硒颗粒的生物无定形性质。FTIR分析证明蛋白质、胞外多糖和脂质包覆在SeNPs表面。电感耦合等离子体发射光谱(inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy, ICP-OES)测得SeNPs的还原率为91.42%。【结论】本研究证实了副干酪乳酪杆菌SCFF20作为纳米硒生产益生菌的潜力，可作为安全生产生物源纳米硒的生物工厂以便用于营养补充剂和功能食品

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【目的】鸭疫里默氏杆菌(Riemerella anatipestifer)是一种感染鸭的革兰氏阴性菌，给养鸭业造成较大经济损失。由于鸭体内温度为42 ℃，当鸭疫里默氏杆菌感染鸭后必然会调节自身基因表达来适应鸭体内温度。为鉴定鸭疫里默氏杆菌CH-1株感染鸭的适应性机制，本研究测定和比较了鸭疫里默氏杆菌CH-1株在37 ℃和42 ℃下的转录组。【方法】将鸭疫里默氏杆菌RA-CH-1株在37 ℃培养至对数生长期后，分别在37 ℃和42 ℃热应激1 h，收集菌体，提取总RNA。利用转录组测序(RNA-seq)技术获得RA-CH-1在37 ℃和42 ℃下的转录组原始数据，筛选得到差异表达基因，通过基因本体论(gene ontology, GO)数据库和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)数据库对差异表达基因进行富集分析。选取dnaK作为热应激反应基因进行功能初步鉴定。【结果】共筛选获得234个显著差异表达基因，其中169个基因显著上调，65个基因显著下调。显著差异表达基因通过GO富集分析主要富集在核苷代谢过程、糖基化合物代谢过程和核心RNA聚合酶结合转录因子活性等；显著差异表达基因通过KEGG富集分析主要富集在氧化磷酸化、核糖体和细菌分泌系统等通路。与37 ℃条件下生长能力比较，dnaK缺失后导致鸭疫里默氏杆菌在42 ℃条件下生长能力受损。【结论】RA-CH-1在37 ℃和42 ℃下生长不受影响，通过热休克反应相关蛋白等因子表达上调或下调来应对温度升高后的应激状况。

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【目的】探究抗菌肽CATH-B1对肠外致病性大肠杆菌RS218感染诱导小胶质细胞(BV2细胞)炎症反应的影响及作用机制。【方法】使用RS218感染小胶质细胞作为炎症模型，试验分为Mock组、RS218感染组和CATH-B1预处理+RS218感染组。采用Cell Counting Kit-8 (CCK8)试剂盒检测细胞活力，通过菌落计数法检测CATH-B1对细菌生长的影响和细菌的黏附入侵，酶联免疫吸附测定法检测炎症因子白细胞介素(interleukin, IL)-1β、IL-6、IL-12和肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor α, TNF-α)含量，实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, RT-PCR)检测IL-1β和IL-6 mRNA表达水平，蛋白质印迹分析(Western blotting)法检测细胞中转录因子蛋白家族核因子κB (nuclear factor kappa-B, NF-κB) P65和P-P65、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK) ERK和P-ERK的蛋白表达水平。【结果】CATH-B1显著降低了RS218诱导的促炎细胞因子IL-1β、IL-6和IL-12的水平，同时显著抑制IL-1β和IL-6 mRNA表达，尽管CATH-B1对细菌的黏附入侵无显著影响，但CATH-B1能够显著抑制P65和ERK磷酸化蛋白的表达。【结论】CATH-B1通过抑制NF-κB和MAPK信号通路的活化来发挥抑制炎症作用，为阐明抗菌肽抗神经炎症机制提供了重要依据。

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纳豆激酶(nattokinase, NK)具有多种生理功能，是治疗心血管疾病的理想药物。甲萘醌-7 (menaquinone-7, MK-7)是人体不可缺少的脂溶性维生素之一，可预防骨质疏松和帕金森等疾病。【目的】提高枯草芽孢杆菌中NK和MK-7共同生产的产量，揭示重组菌中共同生产NK和MK-7的机理，为MK-7和NK的生成提供新的代谢工程策略。【方法】以枯草芽孢杆菌为出发菌株，敲除2,3-丁二醇脱氢酶基因(bdhA)，构建一株能增加NK和MK-7共同生产的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 168-ΔbdhA。利用RNA-seq分析NK和MK-7合成途径关键酶编码基因的变化，总结NK和MK-7共同生产的机制。【结果】与原始菌株相比，Bacillus subtilis 168-ΔbdhA中2,3-丁二醇含量降低64.0%，为2.76 g/L。NK和MK-7的产量较原始菌株提高30.0%和60.0%。RNA-seq分析表明，中心碳代谢、氧化磷酸化和NK及MK-7合成等过程相关的基因表达存在差异。NK负调控因子codY下调2.19倍。在蛋白质分泌途径中，secA下调0.37倍，tatAD和tatC分别上调2.81倍和0.50倍。【结论】bdhA的敲除阻断了2,3-丁二醇的碳通量，促进甘油的吸收，碳通量更多地流向NK和MK-7的合成途径。负调控因子codY的下调促进NK转录，蛋白转运相关途径基因的上下调促进MK-7的胞外分泌，从而实现其产量的增加。

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【目的】鸭疫里默氏杆菌是引起鸭浆膜炎的一种革兰氏阴性病原菌，该菌编码的九型分泌系统(type IX secretion system, T9SS)参与滑动、致病等过程。前期研究结果表明，鸭疫里默氏杆菌CH-1株B739_0093基因在限铁培养条件明显上调。序列分析表明，B739_0093编码蛋白含有一个T9SS分泌蛋白保守的C端结构域，然而其具体功能未知。本研究旨在鉴定该基因编码蛋白是否被T9SS分泌，以及在该菌致病中的作用。【方法】用荧光定量PCR检测B739_0093是否被铁离子和铁转运调节子(ferric uptake regulator, Fur)调控；用大肠杆菌表达重组B739_0093截短蛋白制备多克隆抗体，通过Western blotting检测是否由T9SS分泌；构建B739_0093基因缺失株，通过毒力和定殖试验鉴定B739_0093在鸭疫里默氏杆菌致病中的功能。【结果】荧光定量PCR结果表明，B739_0093基因在铁离子限制性培养基明显上调，此调控是由调控蛋白Fur介导的；Western blotting结果显示，B739_0093基因编码蛋白在亲本株RA CH-1主要定位在分泌物中，而在T9SS缺失株定位在菌体且不能在分泌物被检测到；与亲本株RA CH-1相比，RA CH-1ΔB739_0093对雏鸭的致病力减弱，在雏鸭各组织器官的定殖能力明显降低。【结论】B739_0093基因编码蛋白是由鸭疫里默氏杆菌T9SS分泌的，其表达受铁离子及Fur调控，并且参与了该菌的致病。

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辅酶I (nicotinamide adenine dinucleotide, NAD⁺)作为人体内重要的辅酶，在维持细胞生长、分化和能量代谢以及细胞保护方面起着重要作用。还原型烟酰胺单核苷酸(reduced nicotinamide mononucleotide, NMNH)是一种有效的NAD+增强剂，可以快速、高效地提高组织中NAD⁺水平。NADH焦磷酸酶可将还原型辅酶I (reduced nicotinamide adenine dinucleotide, NADH)转化为NMNH以促进NAD⁺的再生。【目的】在枯草芽孢杆菌中构建NADH焦磷酸酶表达体系并实现NMNH的生物转化合成。【方法】通过载体筛选成功在枯草芽孢杆菌WB600中实现NADH焦磷酸酶的胞内表达，结合启动子工程提升其酶活，同时通过培养基优化及5 L发酵罐放大发酵策略进一步考察重组酶的工业应用潜力。在此基础上采用全细胞催化体系进行NMNH的生物转化。【结果】NADH焦磷酸酶的初始表达酶活为1.70 U/mL，NMNH产量为135 mg/L。通过启动子工程化改造，将酶活提升了41%；此外，培养基优化及5 L发酵罐放大发酵策略将酶活进一步提升至5.02 U/mL，较摇瓶水平提升1.09倍；在此基础上采用全细胞催化体系进行NMNH生物转化，获得NMNH产量为1.20 g/L，较初始产量提高了7.88倍。【结论】本研究开发了NADH焦磷酸酶在枯草芽孢杆菌中的高效表达体系，并采用全细胞催化方式实现了NADH到NMNH的高效转化，为NMNH的生物合成提供了新思路。

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【目的】软腐病是侵染魔芋的主要病害，其危害性严重，广泛传播会导致花魔芋绝产，尚无有效防控措施。魔芋软腐病的发生及暴发性传播与病原菌及其菌群有较大相关性。本研究旨在明确云南2个主产区的软腐病害花魔芋球茎及其根际土壤中的主要致病菌和优势微生物种类，分析其菌群结构特征，从而为花魔芋软腐病害的防控提供支撑。【方法】研究采集云南富源和永平2个产区的花魔芋软腐病样品，应用Illumina NovaSeq 6000测序平台进行微生物宏基因组测序和分析。同时采用选择性培养基、多级纯化培养技术以及电镜超微形态解析，分别对病害腐烂球茎中的致病菌及优势菌类进行分离鉴定和观察验证。【结果】两个花魔芋主产区软腐病害植株球茎及土壤中的微生物都非常丰富，共检出107门2 502属15 721种微生物。这2个产区的花魔芋软腐病害主要致病菌均为胡萝卜软腐坚固杆菌(Pectobacterium carotovorum)，此病原菌与嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)的优势生长是2个产区软腐病害植株腐烂球茎中菌群的主要特征。此外，同产区的病害组织与土壤样品之间的菌群组成差异较大，但这2类样品中的优势菌群组成的区域性差异较小。【结论】两个花魔芋主产区软腐病害球茎组织中菌群与该区土壤菌群的相关性较低，土壤菌群区域性差异比相应的病害组织菌群区域性差异要大。因此，主要病原菌和共生菌的优势生长突破了产地差异影响，成为了病害组织菌群的主要特征，使得2个主产区软腐病害花魔芋球茎中的微生物生态系统具有高度相似性。

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【目的】建立更高效的伪结核棒状杆菌(Corynebacteriumpseudotuberculosis, Cp)靶基因敲除方法，敲除丝氨酸蛋白酶编码基因(cp40)，并评价其在Cp感染致病中的作用。【方法】以pECXK99E为载体，Cp宣汉株(XH02) cp40为靶基因，设计含CRISPR/Cas9的间隔序列(spacer)、导向RNA (guide RNA, gRNA)和cp40上下游同源臂的表达质粒(pEC-cp40gRNA-HDarm)，转入含pCas9gRNA-ccdB的Cp感受态细胞，构建CRISPR/Cas9基因编辑系统以敲除cp40基因。通过比较cp40敲除株和野生株的菌落形态及生长曲线、体外对J774A.1巨噬细胞活力及白细胞介素(interleukin, IL)-1β分泌，以及体内感染小鼠致死率及脏器载菌水平，研究cp40与该病原感染致病之间的关系。【结果】应用所建立的双质粒CRISPR/Cas9编辑系统成功获得XH02的cp40敲除株(XH02Δcp40)。与XH02相比，XH02Δcp40在菌落形态及生长曲线上无明显差异，但XH02Δcp40感染J774A.1巨噬细胞的乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)释放(P=0.06)、碘化丙锭(propidium iodide, PI)染色比例均降低(P<0.01)，体内感染小鼠致死率下降50%，并且被感染小鼠肝脏和肾脏中Cp含量显著降低(P<0.001)。【结论】本研究所建立的CRISPR/Cas9编辑系统可较高效敲除Cp基因，证实cp40是该病原感染致病相关基因，为后续基于该基因研究Cp感染致病机制奠定基础。

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植物根系分泌的自毒物质如对羟基苯甲酸(p-hydroxybenzoic acid, PHBA)等酚酸类物质是造成植物连作障碍的主要因子。【目的】获得对羟基苯甲酸降解菌并提高该降解菌的降解效率。【方法】采用筛选培养基和无机盐培养基，分离到1株PHBA降解菌株，经鉴定为橙色微杆菌(Microbacterium aurantiacum)。利用单因素试验及响应面方法对PHBA初始含量、培养温度、pH及氮源等影响菌株降解因素进行了优化。【结果】该菌株在PHBA含量为0.4 g/L，温度为30 ℃，pH值为8.0，氮源为硫酸铵时降解率最高，最佳降解条件为温度30.2 ℃，pH值8.3，PHBA浓度0.18 g/L，降解率达到100%。结合盆栽试验及高效液相色谱法得到该菌株能够有效缓解黄瓜根际PHBA胁迫效应。【结论】本研究筛选得到的菌株橙色微杆菌具有较高的PHBA降解能力，具有应用于连作障碍的潜在价值。

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“饲料禁抗”对于畜牧养殖业而言是个重要转折点，标志着饲料行业和养殖行业步入转型升级的新阶段。【目的】探究饲料中添加地衣芽孢杆菌HDTN对817肉鸡生长性能及肠道菌群的影响。【方法】将地衣芽孢杆菌HDTN菌粉(7.0×10¹⁰ CFU/g)添加至饲料中饲喂817肉鸡，探究不同添加剂量(高剂量组：1 000 g/t；中剂量组：500 g/t；低剂量组：250 g/t；对照组：0 g/t)在1−56 d内对817肉鸡生长性能、血清生化指标、肠道形态及菌群结构的影响。【结果】与对照组相比 1−35 d添加低剂量地衣芽孢杆菌HDTN可以使肉鸡平均体重(average body weight, ABW)显著提高105.47 g (P<0.01)，料重比显著降低0.25 (P<0.05)。肉鸡血清中部分抗氧化指标的含量与HDTN添加量呈正相关，从而减少肉鸡氧化应激。丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量与HDTN添加量呈负相关，提示HDTN可以减少肉鸡细胞损伤。肠道切片结果显示低剂量组十二指肠的肠绒毛高度与隐窝深度比值(villus height/crypt depth, VH/CD)显著高于对照组(P<0.01)。另外中剂量组(P<0.01)、低剂量组(P<0.05)的厚壁菌门(Firmicutes)菌群丰度显著上升，中剂量组拟杆菌属(Bacteroides)的菌群丰度同样出现显著上升(P<0.05)。【结论】在1−35 d添加低剂量地衣芽孢杆菌HDTN，可以提高817肉鸡生长性能、降低料重比、改善肠道形态并加快建立肠道优势菌群。

Abstract:

【目的】利用反向遗传操作技术，构建含O型口蹄疫病毒(food-and-mouth disease virus, FMDV) 3个拓扑型免疫优势结构蛋白基因的重组FMDV，评估其作为猪O型口蹄疫(food-and-mouth disease, FMD)疫苗候选株的潜力。【方法】通过基因合成，在FMD疫苗株O/HN/CHA/93 (古典中国拓扑型)的基因中嵌合流行株O/NXYCh/CHA/2018 (东南亚拓扑型) VP1结构蛋白的重组病毒骨架上，用O/TUR/5/2009疫苗株(中东-南亚拓扑型) VP1蛋白的G-H环基因替换其对等基因，构建含O型3个拓扑型FMDV结构蛋白基因的重组全长质粒，Not I线性化后转染表达T7 RNA聚合酶的BSR/T7细胞，拯救重组病毒。通过RT-PCR、序列测定、间接免疫荧光鉴定重组病毒；噬斑试验和一步生长曲线分析重组病毒的生物学特性。重组病毒制备疫苗免疫猪，用病毒中和试验分析其对当前流行的O型3个拓扑型FMDV的交叉反应性。【结果】成功拯救到含O型3个拓扑型FMDV结构蛋白基因的重组病毒，重组病毒与亲本病毒具有相似的生物学特性。亲本病毒和重组病毒制备的疫苗免疫猪，均能够对中东-南亚型(Middle East-South Asia, ME-SA)拓扑型和东南亚型(South-East Asia, SEA)拓扑型病毒株产生保护性平均中和抗体(>1.65log₁₀)；均不能对古典中国型(Cathay)拓扑型流行株产生保护性平均中和抗体(<1.65log₁₀)，但与亲本病毒相比，O/TUR/5/2009疫苗株G-H环基因的替换显著提高了对ME-SA和SEA拓扑型病毒株的交叉反应性(p<0.05)。【结论】本研究对未来FMD疫苗的设计具有重要的指导意义。

Abstract:

【目的】高温堆积发酵是酱香型白酒生产中的关键工艺环节，克罗彭斯特德菌属(Kroppenstedtia)是堆积酒醅中的优势细菌属，研究其生长和代谢特征对于理解堆积发酵的关键作用至关重要。【方法】采用胰酪大豆蛋白胨(tryptic soy broth, TSB)培养基从酒醅中筛选克罗彭斯特德菌，通过形态学和16S rRNA基因测序确定其分类学地位，结合菌株纯培养及不同温度(45 ℃和50 ℃)下的高粱固态发酵实验，研究其生长和挥发性化合物代谢特征。【结果】从酱香型白酒堆积酒醅中分离筛选到3株克罗彭斯特德菌，经鉴定为象牙色克罗彭斯特德菌(Kroppenstedtiaeburnea)。液态培养时菌株K. eburnea 1613促进吡嗪类物质的产生，为对照的2.66倍。在固态发酵高粱中检出的挥发性化合物主要为醇类和酸类，总含量随发酵时间的推移而逐渐增加。50 ℃发酵高粱有利于醇类、酸类和吡嗪类物质的积累，而45 ℃下酯类物质含量较高。3株菌以高粱为基质进行固态发酵时主要代谢产物是苯乙醇和异戊酸，其中K. eburnea 1615在50 ℃下发酵15 d时苯乙醇和异戊酸含量最高，为(31.17±0.14) µg/g和(16.75±0.76)µg/g。菌株K. eburnea 6E22在50℃下发酵15 d时2,5-二甲基吡嗪含量最高，为(1.67±0.14) µg/g。菌株K. eburnea 1613在发酵15 d时己酸含量最高，为(3.74±0.19) µg/g。50 ℃下发酵高粱自身中醛酮类物质积累明显。偏最小二乘判别分析(partial least squares discrimination analysis, PLS-DA)显示，温度和时间对3株菌发酵高粱中挥发性化合物的组成有显著影响。【结论】象牙色克罗彭斯特德菌有助于堆积发酵酒醅风味化合物的产生，特别是醇类、酸类和吡嗪类等酱香型白酒特征风味物质。

Abstract:

【目的】研究土默川平原不同耕作方式与秸秆还田模式下玉米内生细菌群落组成及功能，揭示不同耕作与秸秆还田方式促进玉米秸秆降解的内生菌资源，并为其选择性分离培养及其功能验证奠定基础。【方法】以内蒙古自治区土默川平原灌区连作玉米茎秆为研究对象，利用Illumina Miseq高通量测序技术，分析不同耕作及其秸秆还田方式连年定位试验条件下，玉米成熟期内生微生物多样性及群落结构差异。【结果】综合分析表明，免耕及深翻对玉米内生细菌群落多样性影响显著。不同耕作方式对玉米内生细菌群落组成结构的影响大于秸秆还田，玉米内生细菌群落结构首先可分为2类，第一类是免耕及其秸秆还田，第二类是其他7种耕作方式。从属水平来看，9种耕作方式共有的优势菌群分别为假单胞菌属(Pseudomonas)、肠杆菌科未分类属(unclassified_f__ Enterobacteriaceae)、泛菌属(Pantoea)、拉乌尔菌属(Raoultella)、拉恩氏菌属(Rahnella1)，秸秆还田可增加拉乌尔菌属及肠杆菌科未分类属的丰度。【结论】不同耕作方式改变了玉米内生细菌多样性、群落组成和结构；秸秆还田处理能够增加玉米茎秆中对秸秆降解有积极作用的拉乌尔菌属及乳球菌属(Lactococcus)的相对丰度。

Abstract:

l-天冬酰胺酶是氨基酸代谢的关键酶，广泛应用于食品和医药领域，肠道菌群及其产生的l-天冬酰胺酶与宿主健康和疾病关系密切。【目的】获取肠道微生物来源的新型l-天冬酰胺酶，并对其进行性质表征和应用研究。【方法】以西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组为模板，克隆l-天冬酰胺酶基因，并在大肠杆菌中表达；对表达出的酶进行酶学性质研究，并用于处理薯条和癌细胞。【结果】克隆获得l-天冬酰胺酶基因NCasn5，全长996 bp，重组酶NCasn5分子量大小为37.296 kDa，最适pH为8.0，最适温度为60 ℃，K_m和V_max值分别为(3.33±0.21) mmol/L和(836.30±13.91)µmol/(min·mg)，37 ℃体外血清半衰期约69 h。NCasn5能降低薯条中69.35%的丙烯酰胺含量，抑制人肝癌细胞QGY-7703和人恶性黑色素瘤细胞A-375细胞的生长。【结论】本研究获得的新型l-天冬酰胺酶，具有良好的热稳定性和较长的血清半衰期，不仅无谷氨酰胺酶活性，还能减少油炸薯条中丙烯酰胺的含量，也能诱导癌细胞QGY-7703和A-375凋亡，在食品加工及医药领域具有潜在的应用价值。

Abstract:

【目的】开发一种稳定可控的从反刍动物瘤胃中分离、培养真核微生物尖尾内毛虫的技术方法，为原生动物瘤胃纤毛虫内毛虫的种质资源储备和生理功能研究提供足够的实验材料。【方法】首先采用瘤胃插管法从武汉地区奶牛瘤胃中采集瘤胃液，并通过微孔滤网过滤法逐级分离富集瘤胃纤毛虫尖尾内毛虫，然后用本研究改良的SP培养基在厌氧培养瓶中对所分离富集的尖尾内毛虫进行体外培养，经过纯化培养和单种培养获得瘤胃纤毛虫尖尾内毛虫武汉分离株系的单一种培养体系。其次，结合形态观察和18S rRNA基因测序进行物种鉴定及系统发育分析。最后，采用对半转移培养法计算单种培养的尖尾内毛虫武汉分离株系的世代时间。【结果】从奶牛的瘤胃液中分离、培养得到一个尖尾内毛虫武汉分离株系的体外单种培养体系。本研究所用改良SP培养基由改良SP盐溶液、无原虫瘤胃液上清、半胱氨酸盐酸盐、抗生素、淀粉和草粉等组合而成，虫体在此培养基中由起始接种密度320个/ml经16 d培养可实现最高培养密度37 000个/ml的单种培养，而且可进行稳定生长传代增殖。基于形态观察、18S rRNA基因的同源搜索和系统发育分析表明，本研究所培养的虫体为尖尾内毛虫武汉分离株系，命名为Entodinium caudatum strain WH。尖尾内毛虫武汉分离株系的世代时间为19.0 h。【结论】本研究成功建立反刍动物瘤胃内主要真核微生物瘤胃纤毛虫的单种体外培养方法，实现尖尾内毛虫武汉分离株系的实验室稳定可控培养，为深入开展瘤胃纤毛虫种质资源的探索和尖尾内毛虫的功能研究提供足够的实验材料。

Abstract:

丛枝菌根真菌在生态系统和植物生长过程中发挥着重要作用，目前对其生理生态功能的研究备受关注，但主要集中在丛枝菌根真菌对植物促生作用方面。植物的菌根侵染特征是表征真菌与植物共生紧密程度的重要标志，也是评价植物生态适应性的关键指标，然而针对我国植物丛枝菌根发育特征及其分布特点的系统性研究尚属空白。【目的】探究我国植物丛枝菌根真菌的侵染特征，及其在不同生态系统和气候区域中的分布规律，为推动丛枝菌根研究的发展提供基础数据。【方法】利用全球植物菌根数据库“FungalRoot”和605篇中文文献的植物菌根侵染特征数据，并补充生态系统、气候区域、植物类型和植物生长年限等共47 700组数据，建立了中国植物丛枝菌根侵染信息数据库，并以此为基础进行研究。【结果】我国植物丛枝菌根真菌侵染率在0-55%占69.7%，55%-100%占30.3%，绝大多数植物丛枝菌根真菌侵染强度、菌丝丰度、泡囊丰度和丛枝丰度均分布在40.0%以下。丛枝菌根共生形态中，A型占比最大，为56.3%。农田、荒漠、草地生态系统的植物丛枝菌根真菌侵染率相近，分别为51.8%、51.6%、51.8%，而森林生态系统的侵染率较低，为40.4%。荒漠生态系统植物的丛枝菌根真菌侵染强度、菌丝丰度、泡囊丰度和丛枝丰度最高，分别达到46.0%、47.1%、37.2%和31.2%。根据气候区域，植物的侵染水平由高到低排序为暖温带(53.3%)>热带(50.0%)>中温带(45.2%)>亚热带(42.2%)。草本植物的侵染水平高于木本植物，多年生植物高于一年生植物。木本植物中，灌木的侵染率水平最高，为46.3%，其次是乔木和藤本植物，均为43.9%。草本植物在侵染强度和菌丝丰度上高于木本植物，分别为30.2%和32.5%，而木本植物在泡囊和丛枝丰度方面具有优势，分别为19.5%和23.4%。我国丛枝菌根植物中，被子植物占据绝大多数，共有110科，占比达到90.2%，蕨类、裸子、石松门植物较少。【结论】我国大部分植物丛枝菌根真菌侵染率在55%以下，侵染特征等指标分布在40.0%以下；同时，不同生态系统、气候区域、植物类型和生长年限均会对侵染特征产生不同程度的影响。