2018年第45卷第9期文章目次

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  • 1  基于宏基因组学重建来自深海热液喷口的Epsilonproteobacteria基因组及其代谢分析
    侯佳林 聂唱 Venki Perumal 肖湘 王风平
    2018, 45(9):1843-1852. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180100
    [摘要](1287) [HTML](2260) [PDF 1.36 M](1584)
    摘要:
    【背景】非致病性Epsilonproteobacteria广泛存在于全球各种不同的自然环境中,特别是一些极端生境如深海热液喷口,并且经常在微生物群落中作为优势物种被发现。然而,由于现阶段培养技术的限制,仅有为数不多的深海热液Epsilonproteobacteria被分离培养,极大限制了对其生理特征、代谢方式以及生态功能的深入认识。【目的】研究深海热液未培养Epsilonproteobacteria的进化地位、代谢潜能及其在原位生态系统中可能发挥的作用。【方法】基于宏基因组学Binning的方法,从采集自东太平洋海隆深海热液烟囱体样本中构建4个高质量的Epsilonproteobacteria基因组Bin225、Bin51、Bin54和Bin189,并进行了系统发育和代谢途径的分析。【结果】Bin189在系统发育树上相对独立于其他所有已知的Epsilonproteobacteria类群,而其余3个重构基因组都与Nitratiruptor sp. SB155-2具有较近的亲缘关系。在代谢潜能方面,所有的基因组除了都含有sqr硫氧化和rTCA碳固定途径的基因以外,也同时具有脂多糖输出转运子和多种分泌系统。Bin189显示出与其它基因组显著不同的代谢特征,其中还检测到与有机物和氨基酸转运相关的功能基因。而其他的3个基因组均具有完整的反硝化途径的功能基因,其中2个还具有Sox系统、氢化酶和鞭毛移动系统。【结论】 Bin189可能是一种新发现的深海热液兼性化能营养型Epsilonproteobacteria,推测其余的3个类群能够利用硫化物和氢气作为能源进行化能自养生长。考虑到它们多样的代谢潜能,这些Epsilonproteobacteria类群很可能在深海热液微生物群落的形成发展和地球化学元素循环中发挥重要作用。
    2  褐藻表面可培养褐藻酸降解菌的原位筛选
    王明鹏 王学江 陈蕾
    2018, 45(9):1853-1860. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180152
    [摘要](1067) [HTML](256) [PDF 2.08 M](1069)
    摘要:
    【背景】褐藻酸经酶解后生成的褐藻寡糖具有抗氧化、抗肿瘤、诱导免疫调节、调节植物生长等多元化的生物学功能,在食品、医药领域应用前景广阔。大量筛选褐藻酸降解菌有利于获得新结构、新功能的褐藻寡糖,有利于积极推动寡糖产业进程。【目的】高效筛选褐藻酸降解菌株,发掘具有开发前景的海藻原位微生物资源。【方法】利用褐藻酸唯一碳源培养基对天然铜藻表面微生物进行筛选;革兰氏碘液显色反应指示微生物降解褐藻酸的特性;牛津杯法初步测定产褐藻酸裂解酶菌株的酶活大小。【结果】从铜藻表面共获得81个菌落,经透明圈显色筛选出28株菌,通过16S rRNA基因测序分析得到7株褐藻酸降解菌,分别属于芽孢杆菌属、节杆菌属、德库菌属、短杆菌属和链孢子囊菌属。除芽孢杆菌属外,其余菌属的菌种此前均未被报道过有产褐藻酸裂解酶的能力。进一步分析表明,T-1菌株的产酶能力最强、酶活力最高。【结论】利用革兰氏碘液显色结合牛津杯法筛选到7株产酶菌株,并比较了各菌株的酶活大小,表明该筛选方法简便高效,适合大规模筛选褐藻酸降解菌株。
    3  基于amoA基因扩增子高通量测序的氨氧化古菌多样性分析方法
    何翔 吴佳鹏 焦黎静 温晓梅 王岩 欧林坚 洪义国
    2018, 45(9):1861-1870. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180162
    [摘要](1231) [HTML](585) [PDF 685.09 K](1884)
    摘要:
    【背景】对于环境样品中氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)多样性的研究,利用amoA功能基因作为分子标记会比16S rRNA基因有更强的特异性和更高的分辨率,能更准确地反映环境样品中氨氧化古菌的种群结构和分布特征。然而,目前对amoA基因扩增子高通量测序的分析存在两大限制因素:一是缺乏相应的amoA基因参考数据库;二是AOA amoA基因在种水平上的相似性阈值未知,分析过程中没有明确的划分种水平操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)的阈值。【目的】构建基于amoA功能基因序列分析氨氧化古菌多样性的方法,为基于高通量测序的功能微生物多样性分析提供参考。【方法】基于目前已通过分离纯化或富集培养获得的34株氨氧化古菌及功能基因数据库中收录的环境样品amoA基因序列,构建氨氧化古菌amoA基因参考数据库。通过菌株间两两比对获得的amoA基因相似度与16S rRNA基因相似度的相关性分析,确定amoA基因在种水平上的相似性阈值。基于MOTHUR软件平台,利用建立的参考数据库和确定的阈值对南海一个垂直水体剖面样品的amoA基因序列进行多样性分析。【结果】构建了含有26 091条序列信息的古菌amoA基因参考数据库,确定了89%作为分析过程中古菌amoA基因划分种水平OTU的阈值,对南海水体样品氨氧化古菌的多样性分析结果很好地显示了南海不同深度水层水体中氨氧化古菌的种群结构和系统发育关系,有效揭示了南海氨氧化古菌的垂直分布差异。【结论】建立了基于amoA基因高通量测序的氨氧化古菌多样性分析方法,此方法可以有效分析环境样品中氨氧化古菌的多样性。
    4  环介导等温扩增技术快速检测施罗氏弧菌(Vibrio shilonii)
    杨艺滢 陈偿 罗鹏 丁雄祺 谢媚
    2018, 45(9):1871-1880. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.170999
    [摘要](988) [HTML](337) [PDF 1.58 M](998)
    摘要:
    【背景】近年来,珊瑚白化事件频有发生,面临着严重衰退。由气候变化引起的珊瑚病原菌快速增殖是导致珊瑚白化的主要因素之一。施罗氏弧菌是枇杷珊瑚的致病菌,能侵入珊瑚虫体内而使珊瑚白化死亡。【目的】优化并建立一种钙黄绿素显色法快速检测珊瑚致病菌施罗氏弧菌的环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplificaiton,LAMP)检测技术。【方法】以枇杷珊瑚致病菌施罗氏弧菌为研究对象,针对施罗氏弧菌的rpoD (RNA polymerase subunit D)基因设计6条特异性扩增引物,建立LAMP检测体系并检测其特异性和灵敏度,同时对LAMP法、常规PCR和荧光定量PCR 3种检测方法进行比较分析。【结果】供检测的10个样品菌株中,施罗氏弧菌反应结果为阳性,呈亮绿色,其他9株包括阴性对照(灭菌水为模板)反应结果为阴性,呈浅橙黄色;同时,所建立的钙黄绿素-LAMP方法最低检测限度为3.641×103 cps/mL,具有与荧光定量PCR等同的灵敏度和准确性,是常规PCR最低检测限度的0.1%;此外,通过模拟野外海水样品检测发现,钙黄绿素-LAMP方法对海水样品中施罗氏弧菌的检测限度可达1.3×102 cfu/mL。【结论】建立的钙黄绿素-LAMP检测技术具有很好的特异性、灵敏度和准确性,其操作方法简单、方便,无需昂贵仪器,适用于野外现场珊瑚致病菌施罗氏弧菌的快速检测。
    5  叶状蔷薇珊瑚来源真菌Parengyodontium album SCSIO 40430次级代谢产物研究
    黄艳冰 蒋晓东 刘威 黄春帅 张丽萍 诸晗宁 张长生 张文军
    2018, 45(9):1881-1888. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180226
    [摘要](1018) [HTML](460) [PDF 1.38 M](1065)
    摘要:
    【背景】海洋来源真菌次级代谢产物由于具有化学结构新颖和生物活性多样的特点,是药物发现新的源泉之一。【目的】研究Parengyodontium album SCSIO 40430次级代谢产物及其抑菌活性。【方法】利用常压柱色谱、半制备HPLC等色谱学方法对P. album SCSIO 40430发酵液粗提物进行分离纯化;通过HR-ESI-MS、1H、13C NMR等光谱学方法,并结合文献数据,确定其产生的化合物结构;对分离得到的化合物进行抑菌活性测试。【结果】分离到3个苯并二氢吡喃酮类化合物,结构确定为deoxyphomalone (1)、2-ethyl-3,5-dihydroxy-11- methylchroman-9-one (2)、2-ethyl-3-hydroxy-5-methoxy-11-methylchroman-9-one (3)。【结论】获得3个苯并二氢吡喃酮类化合物;活性测定结果显示化合物2对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA ATCC 43300)、苏云金芽孢杆菌(B. thuringiensis SCSIO BT01)有较好的生长抑制活性(MIC 16 μg/mL)。
    6  海洋来源链霉菌OUCMDZ-3434中wblA基因的功能
    林筱钰 刘增智 侯路宽 刘晶 李花月 朱伟明 李文利
    2018, 45(9):1889-1896. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180438
    [摘要](954) [HTML](280) [PDF 1.52 M](1821)
    摘要:
    【背景】Streptomyces sp. OUCMDZ-3434分离自山东青岛栈桥浒苔样品,其次级代谢产物wailupemycin类化合物具有良好的α-糖苷酶抑制活性,但产量很低,影响了其进一步研发。【目的】建立海洋来源链霉菌Streptomyces sp. OUCMDZ-3434菌株的遗传转化系统,通过阻断全局性调控基因wblA探究wailupemycin类化合物产量变化。【方法】以pSET152为载体,采用大肠杆菌-链霉菌属间接合转移策略建立了Streptomyces sp. OUCMDZ-3434的遗传转化方法。采用PCR-Targeting策略构建了wblA基因阻断突变株,通过HPLC分析野生型和突变株发酵产物的差异并对表型差异进行显微形态观察。【结果】建立了Streptomyces sp. OUCMDZ-3434遗传转化系统,构建了wblA基因阻断突变株,与野生株相比,突变株发酵产物中wailupemycin G产量提高了3倍,同时丧失了产生孢子的能力。【结论】在Streptomyces sp. OUCMDZ-3434中wblA对wailupemycin类化合物生物合成起到了负调控作用,同时参与调控孢子形成,本研究为采用遗传改造策略提高wailupemycin G产量提供了参考。
    7  海洋真菌Aspergillus niger XJJ-3中萘并吡喃酮类化合物结构及生物活性
    姜薇 蒋航成 韦歆 徐家俊 单体壮 潘英
    2018, 45(9):1897-1903. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180148
    [摘要](1098) [HTML](340) [PDF 408.52 K](1043)
    摘要:
    【背景】萘并吡喃酮类化合物生物活性多样,是真菌Aspergillus niger中特征次生代谢产物。【目的】研究分离自海洋滩涂土壤的真菌Aspergillus niger XJJ-3中萘并吡喃酮类化合物结构及其抗菌和卤虫致死活性。【方法】以TLC分析为导向,综合运用多种色谱和光谱方法分离和鉴定萘并吡喃酮类化合物。采用微量稀释法测试化合物的抗菌和卤虫致死活性。【结果】从真菌A. niger大米发酵产物中共分离得到6个萘并吡喃酮类化合物,鉴定为Rubrofusarin B (1)、Flavasperone (2)、Aurasperone A (3)、Asperpyrones C (4)、Asperpyrones B (5)和Fonsecinone A (6)。抗菌活性实验结果表明,化合物1?6对致病菌S. aureus ATCC33591、29213、E. faecium ATCC35667和V. parahemolyticus表现出不同程度的抑制活性,其中化合物2和4对S. aureus ATCC33591表现出较强抑制活性(MIC分别为43.7 μmol/L和21.9 μmol/L),化合物3对E. faecium ATCC35667抑制活性较强(MIC为21.9 μmol/L)。卤虫致死活性实验结果表明,化合物1?6均表现出一定的卤虫致死活性,其中化合物2和3活性显著(LD50分别为35.0 μmol/L和8.8 μmol/L)。【结论】菌株XJJ-3可产生结构丰富的萘并吡喃酮类化合物,化合物1?6存在不同程度的抗菌和卤虫致死活性,该研究可为抗菌和细胞毒类药物的研发提供参考。
    8  南海深海沉积物中52株真菌的初步分离鉴定及其代谢产物活性
    曾奇 仲伟茂 向瑶 陈夏雨 田新朋 张偲 王发左
    2018, 45(9):1904-1915. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180090
    [摘要](1099) [HTML](263) [PDF 734.17 K](1315)
    摘要:
    【背景】深海环境复杂多样,蕴含着丰富的真菌资源,为深海真菌结构新颖代谢产物化学及生物活性研究提供了新契机。【目的】对南海深海环境来源真菌进行初步鉴定和代谢产物活性初步研究,旨在筛选和发现潜在的药源真菌新资源,为南海深海真菌资源的进一步开发利用奠定基础。【方法】基于内转录间隔区(ITS)序列测定对分离得到的52株真菌进行初步鉴定,利用纸片扩散法、Solis改良法和DPPH自由基清除法对真菌粗浸膏进行了抗菌(ABA)、卤虫致死(BSL)和抗氧化活性(ABTS)筛选。【结果】52株真菌分布在16个属,其中枝孢菌属(Cladosporium)、曲霉属(Aspergillus)为优势菌群,分别占菌株总数的25.00%、23.08%;32株真菌发酵产物具有抑制至少1种指示菌的活性,其中8株对所有指示菌均有抑制作用;23株具有一定强度的卤虫致死活性,占总数的44.23%,其中有2株活性较显著,IC50值为68.59 μg/mL和78.83 μg/mL;30株具有DPPH自由基清除活性,占总数的57.69%,其中有9株活性较显著,EC50值低于100 μg/mL。【结论】初步认知了南海部分海域深海沉积环境真菌分布和代谢产物活性特征,发现了一批潜在的活性真菌资源,为后续深海真菌代谢产物化学多样性及其功能研究提供支撑。
    9  不同发育阶段的黄癣蜂巢珊瑚共生虫黄藻多样性
    徐建军 谢子强 肖逸林 杨小东 张风丽 廖宝林 肖宝华 李志勇
    2018, 45(9):1916-1921. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180323
    [摘要](1069) [HTML](489) [PDF 3.46 M](916)
    摘要:
    【背景】黄癣蜂巢珊瑚是我国南海主要的造礁石珊瑚之一,但至今未见对其共生虫黄藻的相关研究报道。【目的】研究黄癣蜂巢珊瑚不同发育阶段的共生虫黄藻多样性,探讨其获取途径。【方法】用荧光显微镜观察黄癣蜂巢珊瑚卵子、浮浪幼虫以及珊瑚成体中的共生虫黄藻。基于ITS2序列的克隆文库技术分析珊瑚卵子、浮浪幼虫、成体中共生虫黄藻的多样性。【结果】荧光显微镜观察结果显示,黄癣蜂巢卵子及发育至第4天的浮浪幼虫中均无共生虫黄藻。没有在黄癣蜂巢珊瑚卵子及4 d浮浪幼虫中检测到虫黄藻ITS2序列,但是在黄癣蜂巢珊瑚成体中检测到共生虫黄藻序列,系统发育分析提示为C1型虫黄藻。【结论】成体黄癣蜂巢珊瑚中发现了共生虫黄藻,而卵子、浮浪幼虫阶段均未发现虫黄藻,提示黄癣蜂巢珊瑚中的虫黄藻可能是后期从海水中水平转移而来,而不是由母体垂直遗传的。
    10  固定化硝化菌群联合芽孢杆菌处理对虾养殖废水
    祁自忠 杨匡 程成 刘子夏 韩茵
    2018, 45(9):1922-1939. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180358
    [摘要](1586) [HTML](540) [PDF 2.04 M](1434)
    摘要:
    【背景】高度集约化的对虾养殖业面临着日益严重的水污染问题,同步高效降解养殖废水中的有机物、氨氮和亚硝酸盐是对虾养殖业健康可持续发展的重要保障之一。【目的】通过分别固定化硝化菌群(Nitrifying bacterial consortia,NBC)和芽孢杆菌,优化菌群空间结构,提高菌群功能,实现同步高效降解对虾养殖废水中的有机物、亚硝酸盐和氨氮,保障南美白对虾养殖的可持续发展。【方法】采集养殖虾塘底泥进行硝化细菌自养富集和连续培养,利用16S rRNA基因高通量测序技术分析硝化菌群组成。从5株芽孢杆菌中筛选化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)降解能力最强的菌株。选用吸附和成球效果好的无毒包埋材料,通过正交实验优化固定化配方提高机械强度。选择硝化菌群和芽孢杆菌最适使用浓度进行分别固定化并联合应用于对虾养殖废水的处理。【结果】高通量分析结果显示硝化菌群中变形菌门(Proteobacteria,61.10%)占绝对优势,具有自养硝化功能的类群丰度达12.69%并呈高多样性。还包含丰度达47.44%的具有反硝化功能或者潜在反硝化功能的优势菌群和丰度达12.85%的光合细菌,是高有机负荷下硝化作用的重要补充,并可通过反硝化作用实现真正脱氮。COD降解能力最强的是解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefacien) YL-10,48 h内COD降解率达100%。固定化最佳配方为贝壳粉5%、海藻酸钠3%、交联剂氯化钙为4%、优化后的固定化小球其机械强度可达129.68 mN。固定化使硝化菌群的氨氮和亚硝酸盐降解率分别提高了128.13%和130.11% (P<0.05),但对芽孢杆菌YL-10的COD降解率无明显提高。1×108 CFU/mL为硝化菌群和芽孢杆菌YL-10在养殖废水中最适使用浓度。在固定化硝化菌群和芽孢杆菌YL-10联合作用下,对虾养殖废水的氨氮、亚硝酸盐和COD浓度在48 h内分别由初始的6.32±0.12、5.69±0.11和65.29±1.14 mg/L降至0.03±0.03、0.06±0.01和0 mg/L (P<0.05),降解率分别为99.57%、99.03%和100%。【结论】通过优化固定化有效提高硝化菌群的硝化作用,联合COD降解能力强的芽孢杆菌,同步高效降解对虾养殖废水中的有机物、氨氮和亚硝酸盐,为规模化应用于南美白对虾高密度养殖提供科学依据。
    11  渤海湾湾口表层沉积物中的核心细菌群落结构及其对环境因子的响应
    刘鹏远 陈庆彩 胡晓珂
    2018, 45(9):1940-1955. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180363
    [摘要](1053) [HTML](302) [PDF 3.99 M](1117)
    摘要:
    【背景】近年来渤海湾环境恶化加重,影响了近海生态系统的可持续发展。微生物对环境的高度灵敏性使其能够迅速对环境的变更做出反应,在海洋能量流动与物质循环过程中发挥了无可替代的作用。【目的】为探讨渤海湾湾口沉积物中细菌群落分布特征及其对环境因子的响应,选取渤海湾湾口21个站位的表层沉积物样品进行探究。【方法】利用高通量测序技术(Illumina HiSeq 2500)对细菌16S rRNA基因V3?V4高变区进行测序,并结合相关环境因子分析沉积物中细菌群落组成和空间分布特征,试图探究起驱动作用的主要环境因子。【结果】研究区域广泛存在的细菌类群包括:变形菌门(Proteobacteria)占56.8%,酸杆菌门(Acidobacteria)占8.9%,绿弯菌门(Chloroflexi)占8.1%,拟杆菌门(Bacteroidetes)占6.2%,其中γ-变形菌纲(Gamma-proteobacteria)和δ-变形菌纲(Delta-proteobacteria)为变形菌门中的优势类群。陆源有机物的输入使入海口及近岸处总有机碳(Total organic carbon,TOC)、总有机氮(Total organic nitrogen,TON)含量偏高,并向周围呈辐射状降低,低值位于渤海湾中部深水区域。通过冗余性分析(Redundancy analysis,RDA)发现在研究区域中环境因素对物种组成和群落结构具有显著影响,其中粒径(<4 μm)和有机氮的影响较大(P<0.05)。【结论】渤海湾微生物物种丰富,与环境因素关系显著,人为因素对微生物多样性和群落结构组成具有重要的影响作用。
    12  渤海三湾表层水域细菌群落结构多样性及其环境因子分析
    王彩霞 王毅波 刘鹏远 吴霖 孙延瑜 胡晓珂
    2018, 45(9):1956-1971. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180001
    [摘要](1077) [HTML](936) [PDF 1.64 M](1279)
    摘要:
    【背景】近海生态系统的可持续发展是目前人们关注的重大问题之一,河口输出以及人类活动干扰对渤海近岸环境有着重要的影响。【目的】选取2015年夏季渤海湾、辽东湾、莱州湾3个断面12个站位表层水样品,探究渤海三湾细菌群落结构多样性。【方法】提取3个断面水环境样品DNA,利用Illumina Hiseq高通量测序技术对样品进行测序分析,比较3个断面的细菌群落结构多样性差异。【结果】根据多样性指数和稀释曲线结果发现,3个断面的微生物多样性有着明显的差别,多样性依次为莱州湾>渤海湾>辽东湾。分析3个断面中占优势地位的主要类群,渤海湾断面中变形杆菌门(Proteobacteria)所占比例为39.8%,拟杆菌门(Bacteroidetes)占25.7%,蓝细菌门(Cyanobacteria)占22.4%,放线菌门(Actinobacteria)占5.85%,浮霉菌门(Planctomycetes)占4.38%;辽东湾断面各类群所占比例依次为变形杆菌门(Proteobacteria) 37.8%,拟杆菌门(Bacteroidetes) 25.7%,蓝细菌门(Cyanobacteria) 17.8%,放线菌门(Actinobacteria) 10.4%,浮霉菌门(Planctomycetes) 5.64%;莱州湾断面主要类群所占比例为(Proteobacteria) 59.0%,拟杆菌门(Bacteroidetes) 17.5%,蓝细菌门(Cyanobacteria) 8.2%,放线菌门(Actinobacteria) 7.88%。通过主成分分析和热图相关性分析发现环境因子对微生物群落组成和多样性分布有显著的影响,通过Mantel test统计分析,其中硝酸盐的作用尤为显著。【结论】渤海三湾微生物多样性非常丰富且存在较大的差异,莱州湾种群结构最复杂且物种最丰富,渤海湾和辽东湾次之,多样性分布与环境因子和空间分布有一定的相关性,该研究将为进一步保护海洋微生物多样性和生态开发提供一定的理论基础。
    13  固定化过程对聚球藻生理生化特性的影响
    田甜 望克英 梁广钰 金玉勃 李晶 邵萱萱 徐仰仓
    2018, 45(9):1972-1979. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180433
    [摘要](965) [HTML](270) [PDF 613.39 K](1026)
    摘要:
    【背景】聚球藻(Synechococcus)是一类生长于海水中的单细胞蓝细菌,因生长迅速被用来净化污水。为了降低成本,生产上采用了固定化措施,但聚球藻固定化后,细胞内的生理生化变化尚未见报道。【目的】研究聚球藻固定化后生理生化及净化能力的变化,为促进聚球藻的应用提供科学依据。【方法】以海藻酸钠和氯化钙为主要原料固定聚球藻;利用显微观察法计算聚球藻的生长速率;利用溶氧仪检测聚球藻的净光合效率;利用荧光法检测一氧化氮(NO)含量;利用分光光度计法检测叶绿素含量、蛋白含量、硝酸还原酶(NR)活性、Rubisco羧化酶活性及水质指标。【结果】固定化过程使聚球藻的最大比生长速率降低24.30%。固定化后聚球藻的净光合速率降低范围为9.10%?29.10%,但固定化过程对叶绿素含量没有明显的影响。固定化使聚球藻Rubisco羧化酶活性、NO含量和NR活性分别降低25.70%、32.10%和40.00%,使聚球藻去除红鳍东方鲀养殖废水中总氮、总磷、氨氮和亚硝酸盐的能力分别降低30.00%、17.70%、20.20%和21.20%,但对去除硝酸盐及化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的能力没有影响。【结论】固定化过程抑制了聚球藻NR的活性,使其NO产量减少,NO通过转录后修饰的方式降低了光合作用关键酶Rubisco的活性。Rubisco的活性降低使光合效率降低,导致固定化聚球藻的比生长速率和净化污水的能力降低。
    14  高脱氮活性海洋着色菌YL28生物膜特性
    周广静 张晓波 朱笔通 赵春贵 杨素萍
    2018, 45(9):1980-1988. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180202
    [摘要](1072) [HTML](276) [PDF 385.77 K](1100)
    摘要:
    【背景】细菌生物膜在废水处理领域显示出良好的前景,但目前应用于海水养殖水体处理的菌株主要源自淡水菌株,存在难以适应海水高盐环境的问题。源自红树林的海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28应用于海水养殖水体处理,不仅具有高效除氮能力,而且趋光贴壁能力很强。【目的】阐明海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28的生物膜形成特性和规律,以期为海水养殖水体生物膜反应系统的开发和应用提供参考。【方法】以生物膜和游离菌体生物量、脱氢酶活性、生物膜多糖含量和蛋白含量、无机三态氮去除活性为测定指标,在光照厌氧环境中研究海洋着色菌YL28菌株的生物膜形成规律、生物活性和脱氮效果。【结果】随着时间延长,4 000 lx光照时游离菌体生物量逐渐升高,但在稳定期前快速降低,而成膜生物量经过延滞期后逐渐升高并趋于稳定,表明培养过程中游离菌体能趋光贴壁生长并形成生物膜。在0?5 000 lx光照范围内培养4 d,低光照强度(500 lx)时成膜率(71.21%)最高,1 000?4 000 lx光照强度下成膜率虽然不是最高(54.64%?68.66%),但适宜菌体成膜,膜生物量干重达到0.60?0.80 mg/cm2。除了5 000 lx光照对成膜菌体脱氢酶活性有不利影响外,成膜菌体和游离菌体脱氢酶活性随光照强度升高而升高,而且没有明显差异。生物膜的形成会导致光反应器内部光照受限,但反应器内部游离菌体的脱氢酶活性并没有降低,由此表明,培养液中的菌体主要在生物膜及其界面生长并游离扩散至培养液中。随光照强度(1 000?5 000 lx)和培养时间(4?10 d)的变化,胞外复合物(Extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量变异较大,多糖含量变化较小;随时间延长,蛋白含量升高,其中3 000 lx时蛋白含量最高;4 000 lx时生物膜菌体与游离菌体脱氮活性相比,单位质量菌体的氨氮和亚硝氮去除活性未受到明显影响,而硝氮去除活性有所降低。【结论】海洋着色菌YL28具有良好的生物膜形成能力,其成膜过程主要是菌体趋光贴壁生长成膜,成膜菌体具有良好的脱氮活性,这为利用生物膜系统消除海水养殖水体氮污染奠定了基础。
    15  海水混养池塘虾蛤肠道与养殖环境的微生物多样性
    林国荣 王春忠 孙富林 郑志鹏
    2018, 45(9):1989-1999. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.171017
    [摘要](1081) [HTML](433) [PDF 1.97 M](1074)
    摘要:
    【背景】海水混养池塘环境微生物以及动物肠道微生物的群落结构已有研究,但对混养环境中多品种动物肠道与环境微生物群落的关系尚未见报道。【目的】研究海水虾蛤混养环境中微生物多样性以及与养殖动物健康之间的关系。【方法】采用Illumina高通量测序技术测定冬季莆田市北江养殖区2个混养池塘中水体、底泥以及虾蛤肠道的菌群结构。【结果】同一池塘水体与底泥之间、不同池塘水体或底泥之间的微生物结构存在一定的差异;同一养殖区2个混养池塘虾与蛤肠道微生物结构之间具有极高的相似性,与养殖环境存在显著的差异。微生物多样性和丰富度差异很大,表现出底泥>水体>肠道;虾蛤肠道微生物以厚壁细菌和γ-变形细菌为主;池塘水体以放线菌、α-变形细菌以及拟杆菌为主,底泥以γ-变形细菌和δ-变形细菌为主。养殖动物肠道微生物主要优势种为乳球菌属和假单胞菌属,池塘环境内存在较高丰度的黄杆菌类潜在致病菌,而在虾和蛤的肠道中基本未检出。2个池塘底泥硫还原细菌含量较高,增加了底质产生硫化氢等有害物质的风险。【结论】比较混养池塘中水体、底泥以及虾蛤肠道三者之间微生物群落结构的差异,揭示虾、贝混养模式微生物与养殖环境的关系,为池塘养殖虾、贝疾病防治和混养结构的优化提供参考。
    16  采用随机突变方法对β-琼胶酶YM01-3活性位点的研究
    曲雯雯 吴蕾蕾 周顺 史晓翀 张晓华
    2018, 45(9):2000-2005. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180449
    [摘要](1028) [HTML](429) [PDF 2.08 M](1031)
    摘要:
    【背景】琼胶酶是一种多糖水解酶,在保健食品、医药、科研及化妆品等行业极具价值。本实验室发现来源自嗜琼胶卵链菌(Catenovulum agarivorans)的β-琼胶酶YM01-3具有较高的酶活性,在最适条件下的比酶活可达到1.14×104 U/mg。【目的】探讨不同位点的突变对β-琼胶酶YM01-3酶活力的作用,发现影响其酶活力的新位点。【方法】通过易错PCR在短芽孢杆菌(Bacillus brevis)表达系统中构建随机突变文库,从约10 000个克隆中筛选出227株有效突变体,从中选取80株进行测序。【结果】对突变体序列进行分析和定点突变验证发现,137位和237位氨基酸发生突变后酶活力丧失90%以上。【结论】位于催化腔内的137位和237位氨基酸,对于维持β-琼胶酶YM01-3酶活力具有重要作用。该研究结果为β-琼胶酶的催化机理研究及分子改造提供了借鉴。
    17  融合表达氨基转移酶DsaD和异构酶DsaE合成L-别异亮氨酸
    纪晓奇 李青连 鞠建华
    2018, 45(9):2006-2013. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180424
    [摘要](1043) [HTML](304) [PDF 1.74 M](1112)
    摘要:
    【背景】L-异亮氨酸(L-isoleucine,L-Ile)和L-别异亮氨酸(L-allo-isoleucine,L-allo-Ile)是自然界中广泛存在的一对同分异构体。抗感染抗生素desotamides结构中含L-别异亮氨酸结构单元,其生物合成途径中的氨基转移酶DsaD和异构酶DsaE可以协作催化L-异亮氨酸和L-别异亮氨酸相互转化。【目的】通过理性设计,使氨基转移酶DsaD和异构酶DsaE融合表达,研究融合蛋白DsaDE催化异亮氨酸和别异亮氨酸相互转化的功能。【方法】利用PCR分别扩增dsaE基因编码区DNA片段、以及含dsaD基因编码区和114个碱基接头序列的DNA片段dsaD-linker,利用酶切位点Kpn I将dsaE和dsaD-linker相连,形成dasDE重组序列,并克隆至pET28a(+)中,将重组质粒pET28a-dsaDE转化至Escherichia coli BL21(DE3)中进行融合表达,利用Ni-NTA亲和层析法纯化融合蛋白DsaDE;分别以L-异亮氨酸和L-别异亮氨酸为底物进行融合蛋白的体外酶活性检测,利用高效液相色谱对酶反应产物进行分析。【结果】PCR验证、酶切验证以及测序结果证明pET28a-dsaDE重组载体具有正确序列;N-末端和C-末端融合6个组氨酸标签的融合蛋白DsaDE在E. coli BL21(DE3)中获得可溶性表达,经Ni-NTA亲和层析法一步纯化获得纯度约95%的融合蛋白,纯化的融合蛋白DsaDE具有较好的活性,能够催化L-isoleucine和L-allo-isoleucine间的相互转化。【结论】氨基转移酶DsaD和异构酶DsaE成功融合表达,经一步Ni-NTA亲和层析法纯化即可获得纯度较高的融合蛋白,融合蛋白同时具有氨基转移酶和异构酶的活性,为进一步研究L-别异亮氨酸的工业化生产奠定了基础。
    18  海绵共生萎缩芽孢杆菌C89 PPTase bap基因的异源表达
    朱春苗 蒋群 张风丽 李志勇
    2018, 45(9):2014-2021. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180296
    [摘要](1065) [HTML](432) [PDF 1.96 M](1103)
    摘要:
    【背景】磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶(PPTase)催化非核糖体肽合成酶(NRPS)中肽酰载体蛋白(PCP)从无活性的脱辅基形态转化为有活性的全辅基形态,从而启动非核糖体肽类化合物的生物合成。【目的】鉴定贪婪倔海绵共生萎缩芽孢杆菌C89中Sfp型PPTase Bap,验证Bap激活NRPS中PCP的能力。【方法】通过BLAST和氨基酸多序列比对鉴定萎缩芽孢杆菌C89中Sfp型PPTase Bap。将bap基因在sfp基因突变株枯草芽孢杆菌168中异源表达,通过重组菌枯草芽孢杆菌168-bap的代谢物检测非核糖体肽类化合物Surfactin。【结果】Bap为Sfp型PPTase,检测到重组菌枯草芽孢杆菌168-bap中Surfactin的产生。【结论】本研究为海洋萎缩芽孢杆菌中NRPS基因簇的异源表达奠定了基础。
    19  南极交替单胞菌R11-5产卡拉胶酶的发酵条件优化
    潘爱红 李江 王蕾 宋益民
    2018, 45(9):2022-2034. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180367
    [摘要](933) [HTML](326) [PDF 2.99 M](849)
    摘要:
    【背景】极地寒冷环境中发现了大量具有潜在应用前景的冷适应酶,同时也存在种类繁多的海藻多糖降解菌,因此极端环境微生物是筛选获得新颖、高效多糖降解酶的重要新源泉。由于筛选培养基通常并非野生菌发酵产酶的最优条件,为了使野生菌的产酶效率达到最高,需要对其培养条件进行优化,从而为其深入研究及开发利用提供依据。【目的】对一株产卡拉胶酶的南极菌株进行种属鉴定,并采用响应面法对该菌的发酵产酶条件进行优化。【方法】通过16S rRNA基因对产卡拉胶酶的南极菌株进行种属鉴定,采用响应面法优化南极菌株产酶发酵条件。【结果】该南极菌属于交替单胞菌属(Alteromonas),命名为交替单胞菌R11-5。发酵条件优化结果显示,7个环境因子影响交替单胞菌R11-5的产酶量。利用Design-expert软件中的Plackett-Burman设计实验,筛选出影响交替单胞菌R11-5产酶量的4个主要因素分别为培养温度、牛肉膏浓度、卡拉胶浓度和Ca2+浓度。通过Box-Behnken设计和响应面分析得到交替单胞菌R11-5最佳产酶发酵条件为:温度15.0 °C,牛肉膏浓度11.0 g/L,卡拉胶浓度3.0 g/L,Ca2+浓度5.0 mmol/L。优化后发酵上清液酶产量达到87.193 U/mL,与优化前相比提高了1.8倍。【结论】响应面法提高了南极交替单胞菌R11-5卡拉胶酶的产量,为其开发应用提供了科学依据。
    20  海洋微生物学:新机遇,新挑战
    张长生 李文利
    2018, 45(9):1841-1842. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.189009
    [摘要](1130) [HTML](777) [PDF 351.44 K](1138)
    摘要:
    海洋占地球表面积的71%,海洋微生物对海洋及人类的生活有重大影响。由于特殊的生存环境,海洋微生物能产生陆栖微生物所不能产生的结构新颖、作用特殊的生物活性物质,有潜力应用于医疗、食品、环境保护等各个领域。海洋微生物研究充满了新的机遇,同时也面临着新的挑战。《微生物学通报》本期推出了“海洋微生物学主题刊”,旨在展现我国海洋微生物学研究的最新进展和成果,促进我国海洋微生物学的交流和发展。
    21  海洋动物来源微生物分离培养的新方法
    陈雷 毕洪玉 王婉莹 王光玉
    2018, 45(9):2035-2042. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180206
    [摘要](1165) [HTML](345) [PDF 514.46 K](1343)
    摘要:
    海洋动物体内有着丰富的微生物,它们可以帮助动物宿主合成一些营养物质或者抵御其他动物侵害所需的化合物。在海洋动物来源微生物的生物活性化合物中,目前已有功能较好且应用于临床治疗的化合物。由于实验室分离培养条件的限制,目前仅有小部分的微生物被分离利用。因此开展新颖而有效的海洋动物来源微生物分离培养方法的研究十分必要。本文概括了近些年从海洋动物中分离微生物的新方法的结果和不足,这些方法包括原位培养技术、电回收法和培养基的改良等,重点介绍了扩散盒技术、I-tip技术和微囊包埋技术等。这些新方法的应用有助于获得更多新的微生物菌种和微生物次生代谢产物,了解微生物与动物宿主之间的关系,以及扩大海洋微生物资源的开发和利用。
    22  海洋中藻菌相互关系及其生态功能
    张增虎 唐丽丽 张永雨
    2018, 45(9):2043-2053. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180178
    [摘要](1324) [HTML](2742) [PDF 5.53 M](1590)
    摘要:
    海洋中藻类与细菌密不可分,具有错综复杂的互作关系(如互利共生、敌对拮抗或竞争抑制等),共同构成了海洋生态系统结构与功能的重要调控者。在藻类细胞周围往往存在着特殊的藻际微环境,其中生存着独特的微生物群落,因此藻际环境成为藻菌相互作用的主战场。藻际环境中细菌群落的构建具有一定的规律。在自然生态系统中,藻菌互作影响赤潮生消动态过程,并在水质修复中具有重要作用潜力。同时,藻类和细菌作为驱动海洋固碳与储碳的主要生物因子,在海洋碳循环中具有尤为重要的作用。本文对海洋中藻菌互作关系的研究现状进行了综述,并在此基础上,对未来研究提出了几点展望。例如,目前对海洋中藻菌关系受病毒的调控作用了解甚少,值得未来深入研究。
    23  海洋微生物来源的岩藻多糖降解酶
    张柯柯 刘伟治 律倩倩
    2018, 45(9):2054-2062. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.180155
    [摘要](1026) [HTML](1001) [PDF 1.06 M](1604)
    摘要:
    近年来研究发现,岩藻多糖及其降解产物具有多种重要的生物学活性,对岩藻多糖降解酶的关注日益增多。本文概述了海洋微生物来源的岩藻多糖降解酶的发现、活性检测方法、性质、应用等方面的研究进展。同时展望了现代组学及结构生物学技术快速发展对海洋微生物来源的新型岩藻多糖降解酶研究的推动作用。

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