2021年第5期文章目次

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  • 1  封面
    2021, 61(5):0-0.
    [摘要](104) [HTML](0) [PDF 23.88 M](128)
    摘要:
    2  目录
    2021, 61(5):0-0.
    [摘要](83) [HTML](0) [PDF 1.20 M](94)
    摘要:
    3  人类微孢子虫检测方法研究进展
    莫碧莹,包佳玲,周泽扬
    2021, 61(5):1031-1043. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200290
    [摘要](230) [HTML](255) [PDF 502.54 K](219)
    摘要:
    微孢子虫(microsporidia)是一类专性细胞内寄生的单细胞真核生物。是引起微孢子虫病的真菌类病原。在已知并被命名的1500多种微孢子虫中,共有9个属中的17个虫种可以感染人。人类微孢子虫可侵染包括肠道、肝、肺、脑等部位,引起慢性腹泻、肝炎、角膜炎、脑炎、血液系统性感染等,严重影响人类健康。研究开发快速高效的人类微孢子虫诊断方法成为当前病原微生物检测领域研究的热点。人类微孢子虫的发现历史实际上是伴随检测方法的不断进步而逐渐进行的。这些检测方法包括,透射电镜(transmission electron microscopy)、苏木精-伊红染色(hematoxylin-eosin stain,HE)、亚甲蓝染色(methylene blue)、吉姆萨染色(giemsa)、革兰氏染色(gram stain)、韦伯氏改良三色染色法(Weber's chromotrope-based staining)、荧光增白剂染色法(calcofluor white staining)、抗原检测、抗体检测、实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)、环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)、DNA点杂交模型等。随着技术的进步以及更多微孢子虫的检出,使人类能够更好地认识微孢子虫、并制定微孢子虫准确快速检测方法和防控策略。
    4  基于16S rRNA基因测序分析微生物群落多样性
    黄志强,邱景璇,李杰,许东坡,刘箐
    2021, 61(5):1044-1063. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200336
    [摘要](373) [HTML](853) [PDF 1.24 M](480)
    摘要:
    微生物群落多样性的研究对于挖掘微生物资源,探索微生物群落功能,阐明微生物群落与生境间的关系具有重要意义。随着宏基因组概念的提出以及测序技术的快速发展,16S rRNA基因测序在微生物群落多样性的研究中已被广泛应用。文中系统地介绍了16S rRNA基因测序分析流程中的四个重要环节,包括测序平台与扩增区的选择、测序数据预处理以及多样性分析方法,就其面临的问题与挑战进行了探讨并对未来的研究方向进行了展望,以期为微生物群落多样性相关研究提供参考。
    5  益生菌调控肠道屏障功能预防家禽球虫病的研究进展
    焦宇洲,于江旭,高东阳,王颢然,蔡旭旺
    2021, 61(5):1064-1072. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200342
    [摘要](209) [HTML](268) [PDF 2.68 M](178)
    摘要:
    球虫病给养禽业带来巨大经济损失,人们对绿色健康食品的迫切需求使球虫病的防控面临新的挑战。伴随世界"禁抗"进程的不断推进,家禽养殖业亟需一种安全有效的新型抗球虫方法。益生菌可竞争性排斥病原菌定殖以防止球虫病继发感染,可刺激宿主抗菌肽、黏蛋白和紧密连接蛋白的分泌以抵御球虫入侵,还可激活免疫反应以增强机体抗球虫感染的能力。本文从调控肠道微生物群、改善肠黏膜屏障和调节免疫系统功能等方面综述了益生菌在预防和控制家禽球虫病中的作用,以期为高效抗球虫益生菌制剂的研发提供参考。
    6  感染在神经退行性疾病中的调控机制
    赵梦圆,张勇,刘翠华
    2021, 61(5):1073-1090. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200350
    [摘要](108) [HTML](231) [PDF 2.74 M](147)
    摘要:
    神经退行性疾病以突触丢失和神经元死亡为特征,表现为认知功能下降、痴呆和运动功能丧失。流行病学和实验证据提示:慢性细菌、病毒和真菌感染可能是导致神经退行性疾病如阿尔兹海默症(AD)、帕金森病(PD)、肌萎缩性侧索硬化症(ALS)和多发性硬化症(MS)等的危险因素。病原体在中枢神经系统的持续感染可导致一系列细胞生物学功能的异常,如诱导蛋白质的错误折叠和聚集、导致氧化应激损伤、细胞自噬异常以及神经元凋亡和坏死等;感染还会触发炎症介质释放并激活宿主免疫应答;此外,感染还可引起慢性神经炎症并导致能量代谢障碍等。本文就感染在神经退行性疾病中的作用机制及其研究进展作一综述,从而为科研人员开发新的药物和治疗方法提供新思路。
    7  基于微流控的生物被膜研究进展及口腔微生态系统应用展望
    张婧琳,胡然,靳增军,杜文斌,梁宇红
    2021, 61(5):1091-1105. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200363
    [摘要](141) [HTML](222) [PDF 13.83 M](440)
    摘要:
    口腔是人体最重要的微生物储藏库之一,这些微生物通常以生物被膜的形式稳定地黏附于口腔内粘膜及牙齿表面,在病理条件下则可以深入髓腔及牙槽骨内,成为龋病、根尖周炎、牙周病等常见口腔疾病的主要病因,甚至与许多全身性疾病密切相关。在人类口腔微生态系统中,微生物种类繁多,生物被膜的构成及相互作用关系复杂,目前对其认识还十分有限;此外,在宿主免疫、口腔内外多种理化因素的调控下,生物被膜还可以出现不同的表型及生物特性,因此对其致病机制的研究也具有挑战性。微流控技术作为一种能够灵活操控微尺度流体的技术,不仅能够精准模拟理化微环境,还能够进行高通量可视化的分析,在生命分析化学及生物被膜的研究方面已经展现出显著优势,在口腔微生态系统研究中具有广阔的应用前景。本文将回顾近期微流控技术在生物被膜方面的研究进展,并结合口腔微生态系统中生物被膜研究的关键问题对微流控技术的应用做系统阐述和展望。
    8  铜绿假单胞菌生物被膜组成及其受群体感应系统和c-di-GMP调控的研究进展
    王帅涛,高倩倩,成娟丽,林金水
    2021, 61(5):1106-1122. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200367
    [摘要](199) [HTML](143) [PDF 2.06 M](163)
    摘要:
    作为人类条件性感染的前三大病原菌之一的铜绿假单胞菌,是一种革兰氏阴性细菌,对免疫功能低下和囊性纤维化患者可以造成严重和持续性感染。造成这种持续感染的原因主要是由于细菌接收外界信号后,在自身调控网络的协同作用下,会依附于固体表面,并产生胞外多糖、基质蛋白和胞外DNA等大分子物质形成高度结构化的膜状复合物将自身包裹形成生物被膜群体结构。生物被膜可以有效帮助细菌定殖、提高细菌对抗菌物质和宿主免疫反应的抵抗能力、促进群落细菌的细胞-细胞之间的信号交流等,是临床治疗中病原菌慢性感染和反复感染最重要的原因之一。本篇综述重点介绍了铜绿假单胞菌生物被膜的各组成成分及其在生物被膜形成中的重要功能,并进一步阐述了群体感应系统(lasrhlpqsiqs)和c-di-GMP对铜绿假单胞菌生物被膜形成的调控作用。通过本篇综述可以更清晰地了解细菌生物被膜形成和调控的过程,为开发新的治疗生物被膜感染策略提供帮助。
    9  槐糖脂的生物合成、发酵及分离纯化
    唐玉景,龙旭伟
    2021, 61(5):1123-1142. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200391
    [摘要](154) [HTML](217) [PDF 953.61 K](150)
    摘要:
    槐糖脂是一类由酵母菌代谢生产的糖脂型生物表面活性剂,具有优越的表/界面活性和稳定性,且无毒、无刺激、易被生物降解,在众多领域具有良好的应用前景,被认为是最具潜力替代化学表面活性剂的生物表面活性剂之一。历经50余年的研究,槐糖脂的发酵生产工艺日趋成熟,但产品的分离纯化仍是难点。本文系统地综述了槐糖脂的结构、生物合成途径,重点关注近年来槐糖脂的发酵生产研究现状,以及分离纯化研究现状。并对槐糖脂的发酵生产和分离研究进行了展望,旨在促进槐糖脂的规模化生产与市场化发展。
    10  原绿球藻对环境胁迫的生理和分子响应机制
    赵立斌,徐魁,连英丽,颜庆云,贺志理
    2021, 61(5):1143-1159. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200413
    [摘要](131) [HTML](319) [PDF 5.11 M](253)
    摘要:
    原绿球藻(Prochlorococcus)作为海洋丰度最高的浮游植物,对海洋生态系统的物质循环和能量流动起着重要的驱动作用。原绿球藻生长和光合作用活性容易受到环境胁迫的影响,进而影响整个海洋生态系统的稳定性。因此,研究原绿球藻应对环境胁迫的响应机制具有重要的生态意义。原绿球藻主要通过分化出不同的生态型来适应不同光照和营养盐的海洋环境,但仍然会很难快速适应各种突如其来的海洋环境变化。本文从原绿球藻应对环境胁迫的角度,探讨了其生理和分子响应机制的最新研究进展,包括光系统I循环电子传递在光照变化时发挥的重要作用,通过RNA快速响应而调控基因表达应对环境胁迫,以及在辅助异养细菌的保护下应对活性氧的胁迫等。本文也展望了原绿球藻对环境胁迫响应的生理和分子机制的未来研究方向,旨在为原绿球藻抗逆机制的深入研究提供参考。
    11  免疫检查点抑制剂在慢性乙型肝炎中的研究进展
    宁文静,陈奋天,罗文新
    2021, 61(5):1160-1170. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200423
    [摘要](87) [HTML](146) [PDF 469.08 K](134)
    摘要:
    慢性乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染仍是全球主要公共卫生问题之一。尽管目前已有预防性疫苗可有效预防新发HBV感染,但全球仍有约2.5亿慢性HBV感染者,其中每年约有100多万人死于HBV相关的慢性肝病,形势仍不容乐观。抗病毒药物(干扰素和核苷类似物等)可抑制病毒复制,降低乙肝相关并发症,但由于其存在耐药性难以达到临床终点。免疫检查点抑制剂作为逆转T细胞耗竭的重要策略,重建有效的功能T细胞反应将是治疗慢性乙肝患者一种有前景的免疫调节方法。本文总结了程序性死亡受体1/细胞程序性死亡-配体1(PD-1/PD-L1)、细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA-4)、T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域(TIGIT)、T细胞免疫球蛋白和粘蛋白域蛋白-3(Tim-3)、淋巴细胞活化基因-3(lag-3)五种免疫检查点分子的抑制剂在慢性乙型肝炎中的重要研究进展。
    12  金龟子绿僵菌对斜纹夜蛾幼虫的生防效果、抗氧化酶活性和肠道细菌群落的影响
    谭格,李天铭,周志成,李江舟,张立猛,黄智华
    2021, 61(5):1171-1183. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200300
    [摘要](108) [HTML](143) [PDF 1.63 M](122)
    摘要:
    [目的] 测定金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)对斜纹夜蛾(Spodoptera litura)2龄幼虫的毒力,研究金龟子绿僵菌侵染后寄主体内抗氧化酶活性和肠道内细菌群落的变化,探讨斜纹夜蛾对金龟子绿僵菌侵染的防御机制。[方法] 采用浸渍法测定不同浓度金龟子绿僵菌对斜纹夜蛾2龄幼虫的毒力;应用Illumina MiSeq高通量测序技术测定肠道细菌群落。[结果] 不同浓度的孢悬液对斜纹夜蛾2龄幼虫均有一定的毒力,处理7 d时半致死浓度(LC50)为3.944×107个孢子/mL;浓度为1.0×109个孢子/mL时,半致死时间最短(LT50)为4.6 d,校正后的死亡率为81.03%。处理后未致死的斜纹夜蛾幼虫体内抗氧化酶活性显著高于对照组。处理后致死的斜纹夜蛾幼虫肠道细菌群落多样性显著高于对照组;且处理后致死的斜纹夜蛾幼虫肠道细菌群落组成与对照组差异显著。[结论] 金龟子绿僵菌对斜纹夜蛾幼虫的致死率和致死效率与金龟子绿僵菌的浓度呈正相关;斜纹夜蛾幼虫体内的抗氧化酶可能在抵抗金龟子绿僵菌侵染的过程中起重要作用。金龟子绿僵菌的侵染会导致斜纹夜蛾幼虫肠道细菌群落多样性升高和组成发生变化,EnterococcusEscherichiaPseudomonas等属可能是影响斜纹夜蛾幼虫抵抗金龟子绿僵菌侵染致死的重要因素。
    13  萘醌-氧吲哚生物碱coprisidins生物合成途径的研究
    林飞燕,段颖异,江晶洁,黄婷婷,林双君,邓子新
    2021, 61(5):1184-1199. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200310
    [摘要](128) [HTML](104) [PDF 6.33 M](137)
    摘要:
    [目的] 新颖结构的天然萘醌-氧吲哚类生物碱coprisidins(A和B)分离自昆虫肠道相关链霉菌,具有预防癌症的活性。作为首例具有萘醌-氧吲哚骨架的生物碱,对其独特生物合成机理的研究可为II型聚酮类化合物生物合成途径提供新的认知。[方法] 本研究对coprisidins的产生菌Streptomyces sp.SNU607进行全基因组测序,并根据测序结果的生物信息学分析初步定位coprisidins的生物合成基因簇;通过基因敲除以及异源表达手段确定coprisidins的生物合成基因簇;基于体内遗传学实验与生物信息学分析初步推导coprisidins的生物合成途径。[结果] Streptomyces sp.SNU607中有23个基因簇可能参与次级代谢,其中4个基因簇与聚酮合酶(PKS)相关;通过基因敲除与异源表达实验,本研究证实1个II型PKS负责coprisidins的生物合成;基于生物信息学分析,我们推测copH/I/M/O/N构成了1个基因盒,并负责起始单元丁酰CoA的合成;KSβ(CopB)的序列比对表明coprisidins的II型PKS系统更倾向于合成C20的初始聚酮链。[结论] Coprisidins的萘醌-吲哚结构是由II型PKSs催化形成,我们推测丁酰CoA是coprisidins聚酮骨架的起始单元,在最小PKS、聚酮酶、环化酶的催化下先形成类似蒽环的四环系统,随后在后修饰酶与氧化重排的作用下生成萘醌-氧吲哚骨架。本研究为进一步探究萘醌-氧吲哚类生物碱的生物合成机制奠定了基础,同时增加了II型PKSs合成产物的结构多样性。
    14  产大米蛋白水解酶的菌株筛选、酶学性质及制备大米寡肽
    唐诚业,秦琴,颜正飞,吴敬
    2021, 61(5):1200-1210. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200318
    [摘要](112) [HTML](170) [PDF 2.03 M](156)
    摘要:
    [目的] 旨在分离、筛选并鉴定具有大米蛋白降解作用的菌株及其关键蛋白酶,为高效制备大米寡肽提供制备酶及最优制备条件。[方法] 以"水解圈"为评价指标,从粮食仓库附近土壤筛选获得具有降解大米蛋白能力的菌株;通过16S rRNA序列分析确定菌株归属;利用单因素实验获得最佳氮源并初步分析酶学性质;利用HPLC检测寡肽得率,并对制备条件进一步优化。[结果] 经鉴定具有大米蛋白降解作用的菌株为沙雷氏菌(Serratia sp.JWG-D15),以大米蛋白为氮源培养菌株JWG-D15,蛋白酶SoPRO产量最高,其最适温度40℃,最适pH 8.0;在加酶量20 U/mg,大米蛋白浓度40 mg/mL,40℃,4 h条件下寡肽得率最高72.38%。[结论] 以大米蛋白为氮源培养菌株JWG-D15,蛋白酶SoPRO产量最高;蛋白酶SoPRO制得的大米寡肽,其得率是目前行业最高。本研究既丰富了大米寡肽的制备用酶的种类,又为深入大米寡肽产业化提供一定理论基础。
    15  接种发酵和自然发酵中酿酒酵母菌株多样性比较
    何荣荣,彭婧,孙悦
    2021, 61(5):1211-1221. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200330
    [摘要](110) [HTML](295) [PDF 1.52 M](133)
    摘要:
    [目的] 探究自然发酵和接种发酵两种发酵方式,对霞多丽葡萄发酵中酵母菌种多样性和酿酒酵母菌株遗传多样性的影响。[方法] 以霞多丽葡萄为原料,分别进行自然发酵和接种不同酿酒酵母菌株(NXU17-26、UCD522和UCD2610)的发酵,利用26S rDNA D1/D2区序列分析和Interdelta指纹图谱技术分别进行酵母菌的种间及种内水平的区分,通过聚类分析及多样性指数对不同发酵方式下酿酒酵母菌株的多样性进行分析和比较。[结果] 自然发酵的发酵曲线较平缓,接种发酵的发酵速度显著快于自然发酵。26S rDNA D1/D2区序列分析将4个发酵中分离到的酵母菌鉴定为6属11种,自然发酵中分离的酵母有5属6种,均为非酿酒酵母(non-Saccharomyces);而接种发酵中的酵母多样性远低于自然发酵,均由酿酒酵母和两种非酿酒酵母组成。Interdelta指纹图谱分析表明,接种UCD2610的发酵中,发酵后UCD2610是优势菌株,其基因型占比为48.78%;接种NXU17-26和UCD522的发酵中,未发现与NXU17-26和UCD522相同的基因型。聚类分析表明,分离自接种UCD522发酵中的酿酒酵母菌株间的遗传差异性较小;而分离自NXU17-26和UCD2610发酵中的酿酒酵母菌株间遗传差异性较大。多样性指数结果表明,接种UCD2610发酵中的优势菌株(UCD2610)在发酵过程中占据更加突出的地位;接种UCD522发酵中分离的酿酒酵母具有更高的多样性,影响其菌株多样性的未知因素较多,且不同基因型酿酒酵母的集中度较高。[结论] 发酵方式对霞多丽葡萄发酵中酵母菌种多样性、以及酿酒酵母菌株遗传多样性的影响显著,研究结果对葡萄酒发酵中的微生物控制具有指导意义。
    16  苏云金芽胞杆菌rocE基因的转录调控
    赵欣,张梁威,宋福平,张杰,李晶,彭琦
    2021, 61(5):1222-1232. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200344
    [摘要](124) [HTML](191) [PDF 1.71 M](139)
    摘要:
    [目的] rocE基因编码精氨酸降解途径中的精氨酸通透酶,通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)rocE基因的转录活性,明确rocE基因的转录调控机制。[方法] 通过RT-PCR确定rocE基因所在基因簇的转录单元;β-半乳糖苷酶活性测定分析rocE基因启动子(ProcE)的转录活性;采用同源重组技术敲除Bt HD73菌株的rocE基因;通过融合His标签的方法在大肠杆菌中表达纯化RocR蛋白的HTH结构域;通过凝胶阻滞实验明确RocR与rocE基因启动子的结合作用。[结果] 在M9培养基中,精氨酸可诱导ProcE的转录活性;在SSM培养基和精氨酸诱导培养基中,与出发菌株HD73相比,ProcEsigL(编码Sigma54因子)突变体和rocR突变体中的转录活性显著下降。RocR-HTH蛋白与ProcE有结合作用。rocE基因的缺失对菌体生长和Cry1Ac蛋白产量无显著影响。rocE缺失突变体的芽胞形成率为65.5%,HD73出发菌株为85.7%,显著性分析结果表明差异显著(P<0.05)。[结论] rocE基因的转录活性受Sigma54的控制,并受RocR正调控。rocE基因的缺失影响菌株的芽胞形成率。
    17  肉食鸡中产超广谱β-内酰胺酶的耐药性大肠杆菌的检测和分析
    李紫云,贺艳艳,王娟,王明钰,徐海
    2021, 61(5):1233-1245. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200358
    [摘要](113) [HTML](149) [PDF 575.48 K](145)
    摘要:
    [目的] 本文对山东某屠宰场的肉食鸡内脏中的大肠杆菌进行了β-内酰胺类抗生素的耐药性监测和分析。[方法] 从屠宰场的肉食鸡中获取内脏样品,处理并筛选得到对β-内酰胺类耐药的大肠杆菌。通过抑菌圈法对细菌耐药性进行分析。提取细菌DNA,进行系统发育亚型分析。检测并鉴定菌株中β-内酰胺酶基因和整合子的结构,并进行了接合转移实验。[结果] 检测到对3种及以上的β-内酰胺类药物同时具有耐药性的大肠杆菌占总菌的80%以上。编码A类β-内酰胺酶的blaTEMblaCTX-M耐药基因存在率较高,分别为86.7%和81%,但仅blaCTX-M与β-内酰胺类药物的耐药性呈现显著相关性。B1和D2亚型的大肠杆菌中β-内酰胺耐药基因的检出率较高,并且显著增强了大肠杆菌对β-内酰胺类药物的耐药性,而A0和A1亚型菌株对β-内酰胺类药物较敏感。尽管整合子在大肠杆菌中普遍存在,但它们伴随β-内酰胺酶基因转移到受体菌的比例很低,说明二者之间的相关性较低。[结论] 本文结果显示肉鸡源大肠杆菌对β-内酰胺类药物的耐药程度较高,多重耐药情况普遍存在。本文明确了大肠杆菌中β-内酰胺类抗生素的耐药性与系统发育之间的联系,为肉鸡源大肠杆菌中β-内酰胺耐药性的流行监测提供参考依据。
    18  灰葡萄孢菌过氧化物酶体及细胞核的荧光蛋白标记
    虞梦雪,王教瑜,王士臻,李玲,王艳丽,孙国昌
    2021, 61(5):1246-1256. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200362
    [摘要](89) [HTML](144) [PDF 9.89 M](109)
    摘要:
    [目的] 对灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)的细胞核和过氧化物酶体进行荧光蛋白标记,为研究其生长发育和侵染过程中细胞结构和细胞器动态提供基础。[方法] 以绿色荧光蛋白(GFP)和红色荧光蛋白(DsRED、mCherry)为报告基因,利用根癌农杆菌介导转化(Agrobacterium tumefaciens mediated transformation,AtMT)将3种荧光蛋白标记载体分别导入灰葡萄孢菌标准菌株B05.10;通过PCR检测及荧光观察筛选和验证转化子,并进行单孢纯化;利用共聚焦显微镜记录细胞器荧光定位情况。[结果] 获得了过氧化物酶体或细胞核稳定表达红、绿色荧光的重组单孢菌株,PCR验证表明标记基因成功整合入转化子基因组。在标记细胞核的菌株中,菌丝和孢子中可见多个明亮、圆形的荧光点,与DAPI染色共定位。标记过氧化物酶体的菌株中,菌丝和孢子中可见小点状绿色或红色荧光,在脂类物质诱导下荧光点数量明显增加,符合过氧化物酶体分布及动态特征。细胞壁染色结果显示,细胞壁染色产生的蓝色荧光与红、绿荧光蛋白的荧光互不干扰,标记效果良好。[结论] 获得了理想的过氧化物酶体或细胞核荧光标记的灰葡萄孢菌菌株,为研究其细胞器动态以及生长发育与致病分子机制提供了参考和材料。
    19  代谢工程改造酿酒酵母提高法尼醇产量
    郭俊琪,王征,张伟欣,刘巍峰
    2021, 61(5):1257-1268. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200365
    [摘要](131) [HTML](246) [PDF 1.08 M](196)
    摘要:
    [目的] 法尼醇(FOH,C15H26O)是一种具有芳香气味的非环状倍半萜醇,被广泛应用于化妆品和医学药物的工业化生产,也可作为航空燃料的理想替代品。具有食品级安全性的酿酒酵母细胞能够合成内源性法尼醇,但其产量很低,无法满足工业生产的需要。因此,需要采用代谢工程手段,改造法尼醇合成途径,以有效提高法尼醇在酿酒酵母中的产量。[方法] 以酿酒酵母工业菌株CEN.PK2-1D为底盘细胞,强化甲羟戊酸途径中关键酶的表达水平和弱化麦角固醇合成分支途径,以提高法尼醇合成所需的直接前体物质法尼基焦磷酸(FPP);并分别表达催化FPP合成法尼醇的五种内源磷酸酶和两种异源合酶,筛选能高效合成法尼醇的磷酸酶或合酶。[结果] 通过在CEN.PK2-1D(法尼醇产量<0.1 mg/L)中强化表达甲羟戊酸途径中截短形式的HMG-CoA还原酶(tHMGR1)和FPP合酶(ERG20),使法尼醇产量提高约50.8倍,达到5.08 mg/L;使用HXT1启动子替换鲨烯合酶编码基因ERG9启动子以下调其表达水平,使法尼醇产量进一步提升47.1倍,达到239.17 mg/L。在此基础上,筛选发现,表达酿酒酵母内源性磷酸酶PAH1时,获得最高产量法尼醇,达到393.13 mg/L。[结论] 采用代谢工程策略对酿酒酵母法尼醇合成途径进行改造,有效提高法尼醇产量至393.13 mg/L,为目前报道的在酿酒酵母中摇瓶培养条件下的最高产量。
    20  羊卓雍措水体可培养酵母菌多样性及其与理化因子相关性
    郝兆,王艳红,郑艳艳,郭小芳,德吉
    2021, 61(5):1269-1286. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200369
    [摘要](93) [HTML](119) [PDF 1.75 M](119)
    摘要:
    [目的] 开展羊卓雍措水体可培养酵母菌多样性研究,探究影响其多样性的主要理化因子。[方法] 采用膜过滤平置培养法分离纯化酵母菌,并结合rRNA ITS区域序列分析与经典分类法对酵母菌菌株进行鉴定。运用SPSS 20.0和CANOCO 5分析可培养酵母菌多样性及其与理化因子之间的关系。[结果] 羊卓雍措水体可培养酵母菌为16个属25个种,优势属为Vishniacozyma,优势物种为Vishniacozyma victoriae。Pearson相关系数显示,pH、电导率、总溶解固体量、盐度与各样点可培养酵母菌种数和属数呈显著正相关;总磷与各样点及各区域可培养酵母菌属数呈显著负相关,与各样点种数呈显著负相关。冗余分析显示,pH和总磷是影响羊卓雍措水体可培养酵母菌分布的主要环境因子。[结论] 羊卓雍措水体酵母菌资源比较丰富且存在明显的空间异质性,人类活动对酵母菌分布有较大影响。酵母菌分布与人类活动的关系值得进一步研究。
    21  植物根际益生细菌代表性菌株贝莱斯芽孢杆菌FZB42对松材线虫的抑杀性
    张文博,李昱龙,周蕾,沈东霞,朱丽华,樊奔
    2021, 61(5):1287-1298. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200372
    [摘要](143) [HTML](239) [PDF 1.96 M](163)
    摘要:
    [目的] 由松材线虫导致的松树萎蔫病是松树的毁灭性病害,也是我国最主要的林业病害之一。本研究测评了在农业上广泛使用的、我国微生物肥料行业主要菌种资源之一——贝莱斯芽孢杆菌,对松材线虫的潜在抑杀性能。[方法] 选用贝莱斯芽孢杆菌的代表性菌株FZB42为材料,测定对不同条件下的菌液上清、不同菌株的菌液上清、细菌素plantazolicin的提取物以及菌体直接接触等方式,对松材线虫死亡率/存活率的影响,并构建FZB42生物膜合成缺损菌株,测定比较其对松材线虫存活率的影响。[结果] 相比于Landy培养基,使用LB培养基得到的菌液上清,对松材线虫具有明显抑杀性,培养48 h的菌液上清比培养24 h的菌液上清抑杀性更强,同时,菌液上清的抑杀效能随浓度升高及处理时间增长而有所增加。其中,使用培养48 h后收集的LB菌液上清处理48 h,松材线虫死亡率可高达约50%。之前报道对秀丽隐杆线虫有杀线虫活性的细菌素plantazolicin,经不同突变株上清以及plantazolicin提取物测试,被证实对松材线虫无抑制作用。直接接触实验表明,尽管FZB42的生物膜形成作用会刺激松材线虫提高抗胁迫能力,但整体而言,菌体接触对松材线虫亦有明显抑杀效果。[结论] 本研究通过严格细致的测试证明,贝莱斯芽孢杆菌FZB42对松材线虫具有抑杀性,该抑杀作用的分子基础和作用机理有待深入挖掘,但其与plantazolicin无关。作为安全性好、研究开发程度高的一类生防菌株,贝莱斯芽孢杆菌在防治松材线虫病方面的潜在价值值得关注。
    22  蜜蜂球囊菌菌丝和孢子中环状RNA的鉴定及比较分析
    陈华枝,蒋海宾,祝智威,范元婵,许雅静,孙明会,刘佳美,熊翠玲,郑燕珍,付中民,徐国钧,陈大福,郭睿
    2021, 61(5):1299-1314. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200397
    [摘要](86) [HTML](110) [PDF 7.51 M](118)
    摘要:
    [目的] 本研究旨在明确蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis,简称球囊菌)菌丝和孢子中环状RNA(circular RNA,circRNA)的数量、种类和表达谱差异,并探讨共有circRNA、特有circRNA和差异表达circRNA(differentially expressed circRNA,DEcircRNA)在菌丝与孢子中的潜在作用。[方法] 基于前期获得的球囊菌菌丝(AaM)和孢子(AaS)的高质量RNA-seq数据,利用find_circ软件预测circRNA。通过Venn分析筛选AaM和AaS的共有circRNA和特有circRNA。根据P ≤ 0.05且|log2 fold change|≥ 1的标准筛选AaMvs.AaS比较组的DEcircRNA。通过比对GO和KEGG数据库对circRNA的来源基因进行功能和通路注释。利用TargetFinder软件预测circRNA靶向结合的miRNA及miRNA靶向结合的mRNA。采用Cytoscape软件对竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)调控网络进行可视化。通过RT-qPCR对DEcircRNA进行验证。[结果] AaM和AaS中分别含有13210156和19011000条短序列读段(anchors reads),其中分别有6124922和11392886条能够比对上球囊菌参考基因组。在AaM和AaS中分别鉴定到1868个和2225个circRNA,二者共有的circRNA为1098个,AaM的特有circRNA为770个,AaS的特有circRNA为1127个。AaM和AaS的circRNA长度主要介于1000-2000 nt,基因间区circRNA为主要环化类型。AaMvs.AaS比较组包含456个上调circRNA和97个下调circRNA。共有circRNA的来源基因可注释到29个功能条目和14类通路;AaM的特有circRNA的来源基因可注释到31个功能和17类通路;AaS的特有circRNA的来源基因可注释到34个功能条目和16类通路;DEcircRNA的来源基因可注释到29个功能条目和40条通路。调控网络分析结果显示,36个共有circRNA靶向4个miRNA进而调控6个与内吞作用通路相关的靶mRNA;4(255)个AaM(AaS)的特有circRNA靶向2(2)个miRNA进而调控8(2)个次级代谢产物生物合成通路相关的靶mRNA;9个DEcircRNA靶向2个DEmiRNA进而调控3个MAPK信号通路相关的DEmRNA。RT-qPCR结果显示10个DEcircRNA的表达趋势与测序数据一致,证实了测序数据的可靠性。[结论] 球囊菌菌丝和孢子的共有circRNA、特有circRNA和DEcircRNA可能通过调控来源基因表达和充当ceRNA的方式调节球囊菌的物质和能量代谢、内吞作用、次级代谢产物生物合成和MAPK信号通路,进而影响球囊菌菌丝生长、孢子萌发和致病性。
    23  2016-2017年宁夏地区牛源金黄色葡萄球菌的全基因组分析
    万佳宏,常佳伟,魏彦琴,马强,王桂琴
    2021, 61(5):1315-1327. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200415
    [摘要](119) [HTML](184) [PDF 852.49 K](136)
    摘要:
    [目的] 了解宁夏地区奶牛乳腺炎金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,SA)代表菌株的基因组序列基本特征,进一步探究其耐药基因型、毒力及进化关系,为兽医临床防治提供理论依据。[方法] 采用纸片法对97株金黄色葡萄球菌临床分离株进行抗菌药物敏感性试验,同时进行葡萄球菌蛋白A(Staphylococcus aureus protein A,spa)分型、多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST),根据分型结果选取16株代表菌株进行全基因组测序,并对获得的测序序列进行处理分析。[结果] 药敏试验结果显示97株分离株对18种抗菌药物存在不同程度的耐药,其中9株耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcus aureus,MRSA)对青霉素、氨苄西林、苯唑西林、头孢噻呋、磺胺异噁唑、红霉素、庆大霉素和克林霉素等8种抗菌药物完全耐药,甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌(methicillin-sensitiveStaphylococcus aureus,MSSA)菌株对青霉素、氨苄西林、磺胺异噁唑耐药率较高。耐药基因数据库(antibiotic resistance genes database,ARDB)注释分析显示16株代表菌株共携带21种耐药基因,其中norAtet38bacAmepA的携带率较高,与药敏试验结果具有一定的相关性。毒力基因数据库(virulence factors of pathogenic bacteria,VFDB)注释分析显示所有菌株携带多种与粘附、宿主免疫逃逸、分泌、胞外酶编码、铁摄取等疾病相关的毒力基因,MRSA菌株均携带较多毒力因子,MSSA菌株携带毒力因子数目不等。基因岛预测结果显示16株代表菌株存在不同数量的基因岛且MRSA菌株携带基因岛数目及毒力基因岛较多,但耐药基因岛数目与MSSA差异不明显。SNP分析结果显示部分分离株同源性较高,同源性较高的两株MRSA的全基因组基本序列特征差异较小,携带的耐药、毒力基因情况相似。[结论] 宁夏地区牛源SA分离株耐药性情况严重且具有较高的毒力水平,本研究为家畜相关MRSA(livestock-associated MRSA,LA-MRSA)与MSSA基因组序列信息的比较分析及宁夏地区SA感染的临床防控提供参考依据。
    24  酮基合酶AlpRQ影响醌那霉素的产量
    华康敏,刘向阳,邓子新,贺新义,蒋明
    2021, 61(5):1328-1337. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200429
    [摘要](85) [HTML](116) [PDF 1.60 M](237)
    摘要:
    [背景]角蒽环类聚酮化合物醌那霉素生物合成基因簇包含了两套酮基合酶(KSα和KSβ)的编码基因,即alpA,alpBalpR,alpQ,AlpA和AlpB被证明是醌那霉素合成过程中必需的酮基合酶,而AlpR和AlpQ则被认为与别的化合物的合成相关。[目的] 鉴于alpRalpQ和必需基因alpS在醌那霉素合成基因簇上紧密相邻,本研究旨在确定它们与醌那霉素生物合成的相关性。[方法] PCR-targeting在细菌人工染色体(BAC)文库质粒上进行多基因敲除,构建好的文库质粒再导入通用宿主Streptomyces albus J1074中进行异源表达,并用高效液相色谱(HPLC)检测突变株和野生型菌株的发酵产物。[结果] AlpR和AlpQ对醌那霉素的合成没有直接影响,但是敲除AlpRQ突变株的发酵液中醌那霉素的产量显著提高了。[结论] AlpR和AlpQ很有可能是另一II型聚酮化合物的KSα和KSβ,它们与AlpA和AlpB竞争共同的合成前体。本研究还证明了AlpR和AlpQ并不能替代AlpA和AlpB的功能。
    25  中华蜜蜂6日龄幼虫响应蜜蜂球囊菌侵染的长链非编码RNA应答研究
    杜宇,冯睿蓉,王杰,祝智威,张文德,余岢骏,隆琦,蔡宗兵,解彦玲,熊翠玲,郑燕珍,陈大福,郭睿
    2021, 61(5):1338-1358. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200445
    [摘要](88) [HTML](144) [PDF 14.48 M](127)
    摘要:
    [目的] 本研究旨在探究长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)在中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)6日龄幼虫应答蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis,简称球囊菌)侵染过程中的差异表达谱及调控作用。[方法] 利用链特异性cDNA建库的RNA-seq技术对未被侵染及球囊菌侵染的中蜂6日龄幼虫肠道(AcCK和AcT)进行深度测序。通过相关生物信息学软件分析lncRNA的结构特征和表达谱。筛选并分析差异表达lncRNA(differentially expressed lncRNA,DElncRNA)的顺式(cis)作用及竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)调控网络。采用RT-qPCR验证测序数据及DElncRNA差异变化趋势的可靠性。[结果] AcCK和AcT共预测出642个已知lncRNA和487个新lncRNA。与蛋白编码基因相比,上述中蜂lncRNA外显子数更少、长度更短且表达量更低。43个antisense lncRNA与40个正义链mRNA之间互补配对。AcCK和AcT比较组包含367个上调lncRNA和268个下调lncRNA。有194个DElncRNA潜在调控461个上下游基因,并涉及细胞进程、代谢进程和催化活性等38个功能条目以及氨基酸代谢、内吞作用和MAPK等191条通路。此外,有180个DElncRNA可靶向结合50个DEmiRNA,进而调控6365个mRNA;三者之间形成较为复杂的ceRNA调控网络。[结论] 中蜂6日龄幼虫肠道的部分lncRNA可作为antisense lncRNA参与应答球囊菌侵染;部分DElncRNA可通过cis作用调节物质代谢和免疫途径相关的上下游基因,从而介导宿主的侵染应答;TCONS_00010661和TCONS_00003104等DElncRNA可通过ceRNA网络调控Jak-STAT和氧化磷酸化等通路及富集基因,进而参与宿主的侵染应答。
    26  过表达基因elo1ole1增强光滑球拟酵母Δmed15B菌株的低pH耐受能力
    齐艳利,刘晖,周配,高聪,刘立明
    2021, 61(5):1359-1369. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200447
    [摘要](118) [HTML](173) [PDF 922.97 K](128)
    摘要:
    [目的] 研究中介体亚基Med15B(ORF CAGL0H06215g)介导的脂肪酸代谢影响光滑球拟酵母(Candida glabrata)耐受低pH胁迫的生理机制。[方法] 在菌株Δmed15B中过量表达脂肪酸延伸酶基因elo1(ORF CAGL0L08184g)和Δ9去饱和酶基因ole1(ORF CAGL0I00418g),构建过表达菌株Δmed15B/elo1-ole1,然后与菌株Δmed15B和亲本菌株ATCC55对比分析基因elo1ole1的表达水平、脂肪酸组分比例、细胞膜完整性和耐受能力在pH 2.0和pH 6.0条件下的差异。[结果] 发现,在pH 2.0条件下过表达菌株Δmed15B/elo1-ole1:(1)基因elo1ole1表达水平比菌株Δmed15B分别上调了4.1倍和3.3倍,与亲本菌株ATCC55相比分别上调了2.5倍和2.2倍;(2)脂肪酸平均链长延长至17.4,高于菌株Δmed15B的16.8和亲本菌株ATCC55的17.1;不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值比菌株Δmed15B和亲本菌株ATCC55分别提高了53.1%和41.5%;(3)碘化丙啶(PI)染色细胞数占总检测细胞数的比例,与菌株Δmed15B和亲本菌株ATCC55比较分别下降了60.8%和37.7%;(4)细胞半抑制pH(胁迫)(IC50)值达到pH 2.3,比菌株Δmed15B的pH 3.7和亲本菌株ATCC55的pH 3.1具有更强的耐受能力。[结论] 在菌株Δmed15B中过表达基因elo1ole1能通过提高长链脂肪酸和不饱和脂肪酸含量,增强细胞对低pH胁迫的耐受能力。

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