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    2021年第1期
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    • 工业微生物学
    • 孙菁兰,朱玉章,王华敏,牛肖凡,张健,高强

      2021,48(1):1-13, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200325

      Abstract:

      【背景】Indigoidine是一种来源于微生物的无毒天然蓝色素。【目的】比较indigoidine和靛蓝的色素稳定性,进而评价indigoidine的色素稳定性。【方法】构建重组菌株Escherichia coli DH5α/p28s异源表达indigoidine,考察可见光、紫外线、pH、温度、氧化还原剂、食品添加剂和金属离子对其与商品级靛蓝色素稳定性的影响。【结果】以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,indigoidine和靛蓝都对可见光、紫外线敏感;2种色素在pH 1.0?11.0时稳定,强碱性pH对色素破坏作用很大;Indigoidine抗Vc还原能力强于靛蓝,氧化剂可不同程度地降低2种色素的保存率;2种色素热稳定性不佳,在75 °C以下时indigoidine的色素稳定性优于靛蓝;食品添加剂中的柠檬酸和苯甲酸分别对indigoidine和靛蓝均具有显著的护色效果;对这2种色素,Ca2+、Mg2+均具有护色效果,Na+、K+、Li+总体上没有明显的破坏作用,而Zn2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+则具有显著的破坏作用。【结论】Indigoidine色素稳定性明显优于靛蓝,具有广阔的开发应用前景。

    • 环境微生物学
    • 严子春,吴大冰,史凌楠

      2021,48(1):14-22, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200666

      Abstract:

      【背景】曝气生物滤池(Biological Aerated Filter,BAF)对有机物和氨氮的处理效果较好,但除磷效果不佳。【目的】提高BAF系统的除磷效能。【方法】在缺氧/好氧滤柱后设置了部分采用石灰石滤料的滤柱(未添加石灰石滤料的系统作为对照组),对比分析了使用石灰石滤柱出水回流BAF系统的处理效能,通过最大或然法(Most Probable Number,MPN)和高通量测序技术考察了石灰石滤柱出水回流对好氧柱中硝化细菌的数量和微生物群落结构的影响。【结果】对比试验表明,有回流的BAF系统对化学需氧量、NH4+-N、总氮和总磷的去除率比无回流时分别提高了3.16%、41.21%、40.62%和18.93%;采用石灰石滤料的系统对化学需氧量、NH4+-N、总氮和总磷的去除率比对照组分别提高了1.75%、2.3%、2.2%和23.1%;由高通量测序结果可知,试验组的好氧柱中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、α-变形杆菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和黄单胞菌科(Xanthomonadaceae)的丰度比对照组分别提高了25.2%、4.8%、5.5%、7.4%、7.3%、12.0%和6.6%,属分类水平下两者不同物种数量为170种。【结论】石灰石滤柱出水回流能显著提高总氮和总磷的去除效果,回流液中的Ca2+具有化学除磷的作用,同时也能改善好氧柱内的菌群结构,强化生物除磷效果。

    • 唐家全,郝大志,李婷婷,张慧,陈捷

      2021,48(1):23-34, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200450

      Abstract:

      【背景】棘孢木霉菌制剂被广泛应用于生物防治和次生盐渍化土壤的微生物修复,但是关于棘孢木霉在盐渍化胁迫条件下生长的耐盐机理及其富集盐离子的能力尚缺乏深入研究。【目的】揭示一株耐盐棘孢木霉菌(Trichoderma asperellum) CTCCSJ-W-SBW10264 (T264)对钠胁迫的生理响应机制及其对钠离子的吸附和累积特性。【方法】设计梯度浓度钠胁迫培养实验,采集不同培养时期的菌丝样本,测定细胞氧化损伤相关指标H2O2和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)的含量及细胞抗氧化相关酶的活性变化。【结果】钠胁迫实验表明,棘孢木霉T264能够在1.22 mol/L的钠胁迫环境中生存,在低于0.25 mol/L的钠胁迫下其生长不会被明显抑制。细胞氧化损伤及氧化损伤响应相关指标的研究结果表明,培养液中钠离子浓度越高,棘孢木霉的膜系统氧化水平(MDA含量)越高,而且随着细胞中MDA和H2O2的累积,细胞抵御氧化损伤相关酶的活性也有明显提高,在钠盐处理24 h后,0.5、1.0和1.22 mol/L的钠离子胁迫分别使过氧化物酶(Peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性达到峰值,依次为36.66、3.34和233.3 U/mg。钠离子吸附和累积特性实验结果表明,棘孢木霉T264的菌丝对钠离子有强的吸附能力。在0.05 mol/L的钠离子环境中培养72 h后,菌丝表面钠离子吸附量为1 347.6 mg/g,菌丝内部钠离子累积量为218.6 mg/g,木霉菌菌丝通过菌丝表面吸附和菌丝内部累积对培养液中钠离子的去除率达到32%。【结论】T264的抗氧化损伤相关酶在其耐受钠离子胁迫过程中发挥重要作用,菌株T264对高浓度钠离子有强适应性,而且对环境中钠离子有高效的吸附和累积作用。

    • 农业微生物学
    • 宗媛娜,彭华松,张雪洪

      2021,48(1):35-45, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200241

      Abstract:

      【背景】绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis) HT66是一株兼具生防安全性和吩嗪-1-甲酰胺(Phenazine-1-Carboxamide,PCN)高产的植物根际促生菌,在生物防治、生态农业及可持续发展农业领域具有广阔的应用前景。非编码RNA (ncRNA) SuhB参与了细胞中多个过程的代谢调控。【目的】探究suhB基因对绿针假单胞菌HT66生防能力的影响。【方法】以同源重组的方法无痕敲除suhB基因构建突变菌株HT66ΔsuhB,利用质粒回补suhB基因构建突变菌株HT66ΔsuhB-pBBR-suhB,研究suhB基因对菌株生长状态、生物膜形成、群集运动及PCN合成的影响。【结果】缺失suhB基因后,菌株HT66生长缓慢,平台期滞后12 h,而且生物量减少为野生型的61.6%;在KMB培养基中单位细胞PCN产量最高达109.5 mg/g,为野生株的2.1倍;生物膜形成量明显增加,为野生型的1.8倍;在运动性检测平板上,野生株的运动半径为21 mm,而suhB突变株的运动半径缩减至9.7 mm,群集运动能力明显下降。suhB基因回补突变株上述生物学功能同野生株相似。在突变株HT66ΔsuhB中,pME6015-phzI-lacZ融合质粒表达的LacZ酶活与野生型差异不显著;pME6015-phzR-lacZ融合质粒表达的LacZ酶活显著上升,为野生型的3.1倍;pME6522-phzAp-lacZ融合质粒表达的LacZ酶活为野生型的1.8倍。【结论】绿针假单胞菌HT66中suhB基因参与了菌株生长、生物膜形成、群集运动及PCN合成等多个过程的调控。本研究为该菌株的代谢改造与生防应用提供了理论基础。

    • 宋茂鹏,马现永,邓盾,王永飞

      2021,48(1):46-56, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200042

      Abstract:

      【背景】黄曲霉毒素B1 (Aflatoxin B1,AFB1)毒性强、污染普遍,目前尚无有效的防治办法。【目的】为了发掘高效的AFB1降解菌并探索其降解特性,对红树林污泥样品中一株AFB1降解菌株(HAI2)的酶学性质进行分析。【方法】以AFB1结构类似物为唯一碳源,筛选出一株高效的AFB1降解菌,利用16S rRNA基因测序结果鉴定菌株,并结合HPLC研究菌株对AFB1的降解特性。【结果】HAI2的16S rRNA基因序列与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida,NR 113651.1)的相似性高达99.85%,其主要降解AFB1的活性物质为胞外蛋白质,HAI2-AFB1降解酶的最适pH值为7.0,最适温度为37 °C,Fe2+、Ca2+和Zn2+会抑制AFB1的降解率,Cu2+和Mn2+可以提高AFB1的降解率。HAI2上清液对100 ng/mL的AFB1降解24 h的降解率为71.52%。此外,P. putida HAI2还可抑制被黄曲霉菌感染的玉米中AFB1的合成,AFB1含量可减少63.46%。【结论】假单胞菌P. putida HAI2具有较高的降解AFB1能力,其主要降解活性物质为胞外蛋白,在食品和饲料行业具有较大的应用前景。

    • 薛应钰,李兴昱,李发康,苟攀宁,李龙,徐秉良

      2021,48(1):57-69, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200065

      Abstract:

      【背景】由苹果黑腐皮壳菌(Valsa mali)引起的苹果树腐烂病是我国苹果产区的毁灭性病害之一,具有分布广、危害重和防治难等特点,严重制约着苹果产业的发展,急需寻找一种对该病高效、安全的防治措施。【目的】明确一株分离自甘肃省静宁县苹果树根际土壤的生防菌株Z-12A的分类地位,评价其对苹果树腐烂病的生防潜力。【方法】结合形态学特征和rDNA ITS序列分析对拮抗菌株Z-12A进行鉴定,采用生长速率法测定了其生物学特性;采用平板对峙培养法和生长速率法测定菌株Z-12A对苹果树腐烂病菌菌丝生长的影响;利用菌株Z-12A活菌和发酵液分别处理苹果枝条及小白鼠测定其生物安全性;使用离体枝条烫伤接种法测定菌株Z-12A对腐烂病的防治效果。【结果】形态学观察和rDNA ITS序列分析结果表明该菌株为埃及青霉(Penicillium egyptiacum)。该生防菌菌丝生长的最适培养基是萨氏培养基(Sabouraud Dextrose Agar With Yeast Extract,SDAY),而高氏1号培养基(Gauze’s Medium No.1,GA)上产孢量最大;菌丝生长和产孢的最佳碳源是木糖,最佳氮源是硝酸钾;菌丝生长的最佳pH为5.0,最适宜产孢的pH为7.0;25 °C时菌丝生长最快,产孢的最适温度为10 °C。平板对峙试验表明菌株Z-12A对苹果树腐烂病菌抑制率为88.71%,发酵液在培养皿内的抑菌率为61.07%;显微观察显示菌株Z-12A可使苹果树腐烂病菌菌丝畸形及细胞原生质外渗;其发酵液对离体枝条防效为66.69%;安全性评价表明菌株Z-12A对苹果树和小白鼠安全。【结论】菌株Z-12A对苹果树腐烂病具有较强的生物防治效果,具有一定的生防潜能,可为该病生防菌剂的选择提供新的菌种资源。

    • 食品微生物学
    • 赵宽,刘宇欣,陆信曜,诸葛斌,宗红

      2021,48(1):70-81, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200849

      Abstract:

      【背景】红曲是由红曲菌寄生在大米发酵而成的一种食用米曲,含有胆固醇抑制剂Monacolin K,但市售红曲中酸式Monacolin K含量低且普遍呈红色,其应用存在局限性。红曲菌白色变种3001-18具有不产色素和桔霉素而高产酸式Monacolin K的优点。【目的】研究微量营养物对红曲菌固态发酵Monacolin K产量及酸式结构占比的作用,并分析其对相关基因表达的影响。【方法】将不同微量营养物添加到固态发酵培养基中以提高红曲菌生物量、Monacolin K产量及酸式结构的含量,并对Monacolin K合成相关基因进行分析。【结果】添加质量分数为0.1%的乙酸钠后红曲Monacolin K总产量提高10.63%,可达17.90 mg/g;添加0.015%的烟酸后可以使红曲产品中Monacolin K酸式结构的比例由76.08%提升至90.51%;乙酸钠能促进Monacolin K合成相关基因mokA、mokB和mokC的表达,提高Monacolin K产量;烟酸则通过上调mokF、mokH和mokI的表达,使酸式Monacolin K迅速合成并外排且产物Monacolin K中酸式结构占比提升。【结论】微量营养物能通过增加红曲菌Monacolin K合成相关基因的表达量来促进其合成,为高产酸式Monacolin K的研究提供了一定的理论依据。

    • 兽医微生物学
    • 李廷翠,严红亚,常志顺,李珂,覃袖伟,赵蓉,信爱国

      2021,48(1):82-92, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200329

      Abstract:

      【背景】肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)是一种重要的人畜共患病原菌,禽类的肉制品及蛋类是其重要的传播途径。【目的】确诊云南某蛋鸡场疑似沙门氏菌感染病原情况。【方法】无菌采集发病蛋鸡肝脏组织进行细菌分离培养鉴定,对获得的菌株进行耐药性分析、致病性实验及毒力基因的检测。【结果】鉴定该分离菌为肠炎沙门氏菌,其抗原结构式为:O抗原1(+)、9(+)、12(+),H抗原gm(+)、[1,7](+),将其命名为SSYN001株。药敏实验表明,该菌株对青霉素、复方新诺明、强力霉素和四环素4种药物耐药,对阿莫西林、氨苄西林、庆大霉素、妥布霉素和头孢他啶等8种抗菌药物敏感;耐药基因检测发现,该菌株含有四环素类耐药基因tetA;动物致病性试验显示,该菌对雏鸡、产蛋鸡及小鼠的致死率分别为40%、80%和100%;该菌检测出spvB、spiA、pagC、msgA、invA、sipB、prgH、spaN、tolC、iroN、sitC、lpfC、sifA、sopB和orgA这15种毒力基因。【结论】对云南蛋鸡源肠炎沙门氏菌的致病性和菌株提供了新的生物学信息数据,对食源性人畜共患沙门氏菌的检测具有重要的公共卫生学意义。

    • 韩雨希,张婷婷,吕丽丽,李槿年

      2021,48(1):93-103, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200231

      Abstract:

      【背景】耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin Resistant Staphylococcus aureus,MRSA)是一种具有多重耐药性的人畜共患病原菌,常引起奶牛乳房炎等疾病。形成生物被膜是MRSA重要的耐药机制之一。研究发现ica操纵子调控的胞间多糖黏附素(Polysaccharide Intercellular Adhesin,PIA)通过促进MRSA的黏附与聚集介导生物被膜形成,icaA和icaD基因共表达可显著提高MRSA的N-乙酰葡聚糖转移酶活性,但icaA/D蛋白对MRSA生物被膜形成和耐药性的影响仍不清楚。【目的】探讨icaA/D基因、MRSA生物被膜形成及耐药性三者之间的相关性,为寻找药物作用新靶点提供科学依据。【方法】以具有多重耐药性且生物被膜形成能力强的乳源MRSA M5分离株为研究对象,利用同源重组技术构建其icaA/D基因缺失株;利用FITC-ConA染色结合激光共聚焦显微镜观察野生株与icaA/D基因缺失株的生物被膜形成过程与能力;采用微量肉汤稀释法测定14种抗菌药物对野生株与icaA/D基因缺失株的最小抑菌浓度(Minimum Inhibitory Concentration,MIC)。【结果】构建了MRSA M5的icaA/D基因缺失株。激光共聚焦显微镜下观察到野生株在培养16 h后形成了一层厚的成熟生物被膜,随后开始解离,直至120 h完全解离;而icaA/D基因缺失株在培养后16 h仅形成一薄层生物被膜,48 h完全解离。10种受试抗菌药物对缺失株的MIC较野生株减小,而且缺失株对8种药物的敏感性由原来的耐药或中介转变为中介或敏感。【结论】 icaA/D基因缺失可明显降低MRSA的生物被膜形成能力与耐药性。

    • 微生物工程与药物研究
    • 包文智,李兴,张海波,峥嵘,刘丽娟

      2021,48(1):104-112, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200114

      Abstract:

      【背景】苯乙醇(2-Phenylethanol,2-PE)是一种具有玫瑰香气味的高级香料添加剂,被广泛应用于香水、化妆品、食品和医药等领域。目前,利用工程菌合成苯乙醇有很好的应用前景。我们分离到一株肠杆菌(Enterobacter sp.) CGMCC 5087,其可以通过苯丙酮酸途径合成2-PE。然而该菌的生长受到不同环境因素导致的胁迫,进而影响苯乙醇的产量。RpoS作为一种稳定期σ因子和压力应答过程中的主要调节因子,在细菌抗环境胁迫生长中起重要作用。【目的】阐明肠杆菌CGMCC 5087中rpoS基因在多种环境胁迫中的作用,掌握该菌在不同环境胁迫下的生物学特性。【方法】使用CRISPR基因编辑技术敲除rpoS基因,通过质粒表达系统构建互补菌株,检测rpoS基因缺失株ΔrpoS与野生型WT菌株和互补菌株ΔrpoS(rpoS)在高渗透压、高温、低pH和氧化应激环境下的生长情况,并进行统计学分析。【结果】rpoS基因的缺失显著降低了肠杆菌CGMCC 5087的生长。在5% NaCl和pH 5.0胁迫条件下,rpoS基因的缺失导致肠杆菌CGMCC 5087的耐受性显著降低。在42 °C高温条件下,rpoS基因的缺失导致肠杆菌CGMCC 5087在对数期的耐受性显著降低,而在衰退期的耐受性增强。1 mmol/L H2O2氧化胁迫条件下,rpoS基因的缺失导致肠杆菌CGMCC 5087的延滞期延长,而进入稳定期后rpoS基因突变株耐受性较野生型菌株明显增强。【结论】在肠杆菌CGMCC 5087中,RpoS在抵抗多种环境压力中均具有重要作用,而且在菌株不同的生长时期对于环境胁迫的应答也有所不同,为进一步了解肠杆菌CGMCC 5087的生物学特性、掌握RpoS在肠杆菌CGMCC 5087合成苯乙醇过程中的作用机制提供基础。

    • 药物微生物学
    • 张昊月,郭正彦,吕志堂,陈义华

      2021,48(1):113-122, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200807

      Abstract:

      【背景】达托霉素来自玫瑰孢链霉菌NRRL 11379的发酵产物,是重要的临床用抗生素。其原始产生菌发酵周期长,影响达托霉素的生产效率。本实验室前期在天蓝色链霉菌中重构了达托霉素的生物合成途径,有效地缩短了发酵周期,但重组菌株K10中达托霉素发酵产量很低,制约了后续的研究和开发。【目的】利用响应面法优化产达托霉素的重组菌天蓝色链霉菌K10的发酵培养基组分,获得达托霉素高产的发酵培养基配方。【方法】采用单因素实验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和响应面法设计优化达托霉素发酵培养基,使用Design Expert 8.0对实验数据进行分析。【结果】培养基各成分中影响达托霉素产量的3个主要因素是糊精、酵母提取物和酪蛋白,其最佳浓度分别为25.11、2.20和2.00 g/L。在此条件下,达托霉素产量达到15.30 mg/L,较原始培养基产量提高了2.17倍。【结论】实验获得了达托霉素产量明显提高的天蓝色链霉菌K10发酵培养基配方,为达托霉素的后续研究提供可靠支撑。

    • 江宇航,李宏伟,杨晓洁,林连兵,张棋麟

      2021,48(1):123-134, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200127

      Abstract:

      【背景】细菌素是一类由细菌产生的抗菌肽活性物质,对多种致病菌有抑制和杀灭作用。昆虫是世界上种类最多、肠道菌群资源最为丰富且多样的动物类群之一。昆虫肠道很可能蕴含着丰富的产细菌素菌种资源。【目的】以马尾松毛虫(Dendrolimus punctatu)幼虫为研究材料,对其肠道细菌进行分离、培养和鉴定,获得对典型致病菌有明显抑制作用的产细菌素细菌,推测其抑菌物质,并对产高活性细菌素细菌的抑菌特性进行研究,进一步丰富产细菌素细菌的资源。【方法】采用传统细菌纯培养方法分离细菌,利用牛津杯法检测抑菌物质活性,结合菌落形态特征及16S rRNA基因序列确定产细菌素细菌种类;进一步排除有机酸和过氧化氢的干扰,初步证实抑菌物质有类蛋白性质。【结果】从马尾松毛虫肠道中筛选得到13株产细菌素细菌,隶属于芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、嗜冷杆菌属(Psychrobacte)和肠杆菌属(Enterobacter)。抑菌实验结果显示:13株产细菌素细菌对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)两种重要病原指示菌有一定程度的抑制效果,尤其是解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens) MW-1产生的细菌素经不同温度和酸碱性处理后仍保持较好的抑菌活性,而且经单因素方差分析发现在pH 7.0和37 °C时抑菌活性最佳。【结论】马尾松毛虫肠道内存在多种产细菌素细菌且对重要病原菌有抑制作用。菌株MW-1细菌素具有高效的病原菌抑菌能力,所产细菌素对热和酸碱处理稳定性较好,显示了替代抗生素的应用潜力。

    • 医学微生物学
    • 王增航,董涛

      2021,48(1):135-144, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200512

      Abstract:

      【背景】肽聚糖(Peptidoglycan,PG)是细菌细胞壁的重要组成部分,而霍乱弧菌Ⅵ型分泌系统(Type VI Secretion System,T6SS)可以分泌具有肽聚糖水解酶活性的效应蛋白到受体细菌中杀死细胞,这类水解酶的作用机制尚未研究清楚。【目的】通过对细菌细胞壁的PG成分进行研究,建立细胞壁PG成分分析方法,并对霍乱弧菌T6SS分泌的2个破坏细胞壁的效应蛋白TseH和VgrG3的作用机制进行解析。【方法】使用显微镜观察TseH和VgrG3异位表达对宿主细菌生长的影响;纯化大肠杆菌细胞壁,使用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)观察提纯的细胞壁形态;使用纯化的TseH和VgrG3分解消化PG,利用超高效液相色谱-飞行时间质谱(Ultra-Performance Liquid Chromatography-Time-of-Flight Mass Spectrometry,UPLC-TOFMS)分析鉴定消化后的产物成分;通过分析结果推导结构。【结果】通过透射电子显微镜观察,发现提纯的PG呈现半透明的薄膜泡状;通过UPLC-TOFMS的分析以及逆向推导,得到了提纯的PG被VgrG3水解酶降解之后的3种主要产物,分别是二糖二肽(Disaccharide,Di)、二糖三肽(Disaccharide Tripeptide,Tri)和二糖四肽(Disaccharide Tetrapeptide,Tetra)。【结论】建立了提纯PG和UPLC-TOFMS分析PG成分的方法,揭示了效应蛋白VgrG3而非TseH可以降解PG多糖链N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的β(1-4)糖苷键的功能。由于攻击细胞壁的效应蛋白在革兰氏阴性细菌中广泛存在,本研究不仅为鉴定这类重要效应蛋白的功能提供了有效的方法,而且对研究靶向细胞壁的新型抗生素也有重要的指导作用。

    • 杨丽玉,杨诗怡,林巍,刘赛南,罗勤

      2021,48(1):145-155, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200436

      Abstract:

      【背景】细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs)是一种在自然界中普遍存在的包含生物学活性物质的囊泡状结构,其中包括革兰氏阳性菌分泌的膜囊泡(Membrane Vesicles,MVs)。近年来,单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)作为一种能产MVs的革兰氏阳性致病菌引起了众多科研人员的关注,尽管如此,对其MVs的了解仍然有限。【目的】建立健全Lm-MVs制备方法,同时深入了解其生物活性。【方法】以Lm野生菌株EGDe及其毒力突变株(EGDe?prfA、EGDe?prfA+pERL3-prfA*)为研究对象,利用超滤浓缩法和Optiprep密度梯度离心法提取Lm的MVs,并对这两种提取MVs的方法进行比较。此外,通过检测不同MVs对菌株生物被膜的影响,以及不同MVs的溶血活性和对棉铃虫的感染毒性来探究MVs的生物活性。【结果】相较于超滤浓缩法,Optiprep密度梯度离心法提取的Lm-MVs产率高、电镜观测效果好,但该方法操作相对复杂,耗时较长;不同毒力的Lm均可向外分泌直径20?200 nm的MVs,而且MVs的形态结构与菌株的毒力无明显关系;但MVs可以影响菌株生物被膜的形成,具有一定的溶血活性,并能导致棉铃虫幼虫死亡或者降低其存活率和化蛹率,而且其毒性与菌株本身毒性正相关。【结论】Lm分泌的MVs极有可能直接参与了Lm对宿主的致病,并在细菌-细菌之间以及细菌-宿主相互作用中扮演了重要角色。研究结果将对进一步研究革兰氏阳性菌MVs的形成和功能以及Lm的致病机制具有重要意义。

    • 王萍,刘存伟,董俊芳,邹清华

      2021,48(1):156-164, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200581

      Abstract:

      【背景】细菌在环境中以复杂的微生物群落形式存在,细菌间的竞争是细菌生存的一种重要方式。鼠伤寒沙门氏菌是一种可引起胃肠道疾病的重要人畜共患病病原体,其在水源、食物或是宿主肠道等环境中均需与其他细菌进行相互作用以获得生存优势。【目的】通过转座子技术构建鼠伤寒沙门氏菌转座子插入突变体库,从中筛选鼠伤寒沙门氏菌与细菌竞争能力相关的基因,探讨该菌参与细菌竞争的相关机制。【方法】利用EZ-Tn5?Tnp Transposome?试剂盒获得了含有1 323个突变株的鼠伤寒沙门氏菌突变库,并针对其与大肠杆菌JM109以及MG1655的竞争作用进行筛选,利用反向PCR对筛选出的在细菌竞争能力上具有显著差异的突变株进行侧翼序列的鉴定,确定了转座子插入位点,并根据插入位点所表达基因的功能分析了其造成细菌竞争能力差异的可能原因。【结果】筛选出细菌竞争能力差异显著的13株突变株,其中2株突变株竞争能力显著增强,插入突变的基因为polB与flhd;11株竞争能力显著下降的细菌突变的基因分别为fstJ、rfbG、recC、rfaI、rfaG、rfbC、udha、plsc、mdh、res及ackA。【结论】毒力因子、细菌膜蛋白的完整、细菌代谢能力的正常及其天然免疫能力和DNA的合适修饰等都与细菌参与竞争的能力密切相关,此研究为进一步探讨影响细菌竞争能力的具体机制奠定了基础。

    • 专论与综述
    • 余鹏举,曹先贺,王宏志,李少杰

      2021,48(1):165-179, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200332

      Abstract:

      近年来,随着人们对恶臭污染重视程度的不断提高,针对恶臭气体控制和治理的研究也逐渐增多,其中微生物脱臭因其成本低、处理设备要求简易、基本无二次污染等较物理除臭和化学除臭无可比拟的优点,成为研究人员的关注热点。本文概述了微生物脱臭的过程和机理,主要介绍微生物脱臭技术分类和优缺点比较,以及微生物脱臭在恶臭污染治理中的研究与应用现状,重点介绍了生物洗涤法、生物过滤法、生物滴滤法和生物菌剂法4种微生物脱臭技术在畜禽养殖、垃圾处理和污水处理引起的恶臭污染治理中的研究与应用现状,最后对微生物脱臭的发展方向提出建议:加大对高效脱臭微生物资源的深度挖掘及选育工作的投入;加深对微生物在除臭过程中菌群结构的时空演变规律和对恶臭物质代谢原理及降解动力学的研究;加强对当前微生物脱臭技术及工艺的改进和创新。

    • 李强,衣杨,吴忠道,丁涛

      2021,48(1):180-196, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200346

      Abstract:

      人体肠道菌群与人类的健康和疾病存在密切关系,对肠道菌群的宏基因组数据进行建模和分析,在疾病预测及诊断相关领域科学研究和社会应用方面均具有重要意义。本文从大数据分析和机器学习的角度,对人体肠道菌群数据的建模、分析和预测算法的原理、过程以及典型研究应用实例进行综述,以期推动肠道菌群分析相关研究发展以及探索结合机器学习算法进行肠道菌群分析的有效方式,同时也为开发基于肠道菌群数据的新型诊疗手段提供借鉴,推动我国精准医疗事业发展。

    • 焦佳琪,肖春,吴清平,谢意珍,陈雪峰,雍天乔,张瑞芳,邵威铭

      2021,48(1):197-209, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200474

      Abstract:

      目前以糖尿病为代表的糖代谢紊乱疾病愈演愈烈,严重危害人体健康。食药用菌多糖因其具有良好的调节糖代谢作用而被关注,但其调节糖代谢的作用机制并未被很好地综述。本文从关键基因、蛋白、信号通路等方面综述了食药用菌活性多糖的降血糖机制,包括抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B (protein tyrosine phosphatase-1B,PTP-1B)、调节胰岛素信号通路、促进糖代谢和抑制糖异生、抗氧化和抗炎、调节肠道菌群等。然而,糖代谢紊乱不只是关键基因突变或靶点功能异常所致,而是整体代谢的多重异常共同导致的结果。代谢组学因其可以反映整体代谢变化的独特优势成为探究食药用菌多糖降糖机制的新型手段。采用代谢组学,研究人员发现食药用菌多糖通过调节氨基酸代谢改善糖异生和胰岛素抵抗,通过调节脂肪酸代谢缓解细胞脂毒性和氧化应激并对抗炎症,通过调节胆汁酸代谢维持血脂平衡和调节肠道菌群以及通过调节核苷酸代谢改善肾脏病变。若能将整体调控机制与关键位点结合探究,将加快多糖类新药开发的脚步。

    • 孟娇,陈晶瑜

      2021,48(1):210-222, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200477

      Abstract:

      荚膜异多糖酸合成调节(regulator of Capsule Synthesis,Rcs)系统是存在于许多肠杆菌科细菌中非典型的双组分调节系统,由3种核心蛋白(跨膜感应激酶RcsC、跨膜蛋白RcsD和响应调节剂RcsB)及多种辅助蛋白共同构成。Rcs系统能整合环境信号、调节基因表达并改变细菌的生理行为。近年来,对细菌Rcs系统环境应答机制的探索成为一个新的研究热点。本文重点综述Rcs系统上游信号的感知与传导、Rcs系统调节的下游靶基因及其生命现象,以期能增进对细菌Rcs系统的认识,同时为细菌的安全控制、感染预防和治疗新方案的开发提供参考。

    • 赵彬涵,孙宪昀,黄俊,李少杰

      2021,48(1):223-240, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200506

      Abstract:

      好氧堆肥是实现有机固体废弃物资源化利用的主流处理方式。堆肥腐熟是一个由微生物主导的生理生化过程,堆料通过微生物发酵实现矿质化、腐殖化和无害化,转变成腐熟的有机肥。传统的好氧堆肥存在发酵周期长、养分损失、恶臭及温室气体排放等不足。在堆肥过程中添加微生物是弥补传统好氧堆肥缺陷、提高堆肥品质和功效的有效方法。近年来,国内外在好氧堆肥过程中主要微生物类群与其演替规律、外源添加微生物的作用与功能等方面取得了较大进展。本文简述好氧堆肥基本过程与主要影响因素,以及这个过程中主要微生物类群与其演替规律,重点介绍有关微生物添加剂在好氧堆肥中的应用及其作用方面的研究进展。同时,我们对目前微生物添加剂在应用中存在的问题进行分析并对解决途径进行探讨。

    • 王康泓,丁崇正

      2021,48(1):241-252, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200866

      Abstract:

      疫苗的接种被认为是阻止时下2019冠状病毒病(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)疫情进一步蔓延的最有效手段。目前,国内外多个研究团队采用了不同的技术路线开展严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2,SARS-CoV-2)相关疫苗的研发。本文就SARS-CoV-2抗原表位分析、相关疫苗的研究进展以及疫苗接种潜在的风险等多个方面的研究进行综述。评价各研发路线疫苗安全性和有效性的同时,对疫苗发展应用所面临的困难进行讨论。

    • 徐欣,李安章,徐帅帅,姚青,朱红惠

      2021,48(1):253-265, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200025

      Abstract:

      粘细菌隶属于δ变形菌纲(Deltaproteobacteria),是重要的药源微生物类群,但是其分离培养困难,严重限制了粘细菌资源的发掘和开发利用。粘细菌是微生物捕食者,通过产生丰富多样的胞外水解酶,如淀粉酶、蛋白酶、几丁质酶、纤维素酶、磷酸酶、蛋白酶等来裂解其他微生物或分解纤维素等作为营养物质来源。目前,粘细菌分离纯化技术主要是利用被捕食菌或纤维素诱导法。可以说,粘细菌胞外水解酶是研究其分离培养方法的物质基础。然而,目前研究者们对粘细菌产生的水解酶类关注较少。本文主要对粘细菌产生的水解酶种类、性质及其功能进行归纳总结,为今后粘细菌分离培养技术和开发利用等相关研究提供参考。

    • 秦智伟,薛亮,高珺珊,胡永丹,张菊梅,吴清平

      2021,48(1):266-277, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200047

      Abstract:

      食源性病毒已成为全球引发食品安全事件的重要病原,对新型检测技术的不断发展提出了严峻的挑战。早期PCR技术在病原检测领域中的应用,推动了对食源性病毒的全面认识。近年来核酸恒温检测技术发展迅速,包括环介导等温扩增技术、重组酶聚合酶扩增技术、核酸序列依赖性扩增技术、链置换扩增技术、滚环扩增技术等,在抗复杂基质干扰、装备要求低以及可现场实时检测等方面具有明显的技术优势,已成为食源性病毒检测领域的热点研究方向。因此,本文对近年来食源性病毒核酸恒温检测技术的原理、应用、优缺点等方面进行综述,并对未来发展方向进行了展望。

    • 陈雷,申琳溪,王光玉

      2021,48(1):278-287, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200219

      Abstract:

      近年来,由于一些新疾病的发生和细菌耐药性的出现,微生物来源次级代谢产物的筛选重复率越来越高,微生物一些代谢基因在现有实验室条件下无法表达,所以需要发现新的微生物资源,同时找到激活微生物代谢产物基因的方法。海洋动物体内蕴含着大量的共附生微生物资源,可以产生很多具有生物活性的化合物,是潜在的药用资源。本文综述了近年来海洋动物(海鞘、海绵、珊瑚和海葵等)来源的微生物进行共培养的研究策略,包括共培养菌株的选择、共培养条件、群体感应和信号分子对共培养菌株的影响,以及不同种类微生物间的共培养实例。共培养与单培养相比,增加了次级代谢产物的种类,提高了次级代谢产物的生物活性或产量。共培养的研究有助于发现新的海洋动物来源微生物的活性天然产物,为海洋药物的开发提供新思路。

    • 王华,王俊瑞,郑文琪

      2021,48(1):288-294, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200271

      Abstract:

      近年来,肺炎克雷伯菌已成为医院内感染及社区获得性感染的常见致病菌,临床标本分离率仅次于大肠埃希菌。根据毒力特征差异,肺炎克雷伯菌可分为经典肺炎克雷伯菌和高毒力肺炎克雷伯菌2种类型。高毒力肺炎克雷伯菌是引起化脓性肝脓肿的主要病原菌,其感染可出现内源性转移,包括眼、肺和中枢神经系统;此外还与原发性肝外感染有关,包括菌血症、肺炎和软组织感染。值得关注的是,高毒力肺炎克雷伯菌除了导致患者出现严重感染外,目前已出现了碳青霉烯耐药高毒力株,这将为临床诊疗带来更多的挑战。本文就高毒力肺炎克雷伯菌的流行现状、毒力因子(包括荚膜多糖、铁载体系统以及毒力基因)、耐药现状及其主要机制等方面的研究现状进行综述,以期为以后的深入研究提供参考。

    • 高校教改纵横
    • 王艳凤,赵国星,刘畅,刘艳华,刘寅

      2021,48(1):295-305, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200412

      Abstract:

      近年来,虚拟仿真技术在实验教学中获得了广泛的应用,取得了令人瞩目的成绩。由于学科特点,“医学微生物学”实验课程特别适合通过虚拟仿真技术丰富实验教学内容,从某种意义上说虚拟仿真技术重新构建了“医学微生物学”实验课程的教学体系。本文以“医学微生物学”实验课程教学局限性为着眼点,重点阐述基于虚拟仿真技术在加强生物安全教育、重构教学内容、创新教学手段等方面的有益实践和探索。相较于传统实验教学,该教学方案极大地丰富了教学内容,能够更好地培养学生的综合实验能力和职业责任感,切实提高实验教学质量,有望为虚拟仿真实验建设及基础医学实验教学改革提供借鉴参考。

    • 吴根福,吕镇梅,应盛华,陈中云

      2021,48(1):306-310, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200746

      Abstract:

      微生物学是一门研究微生物的生命活动规律及其应用技术的学科。为了使不同学科背景和不同发展愿景的学生在有限的课时内能深入领会微生物学知识、掌握实验技能、增加对社会热点问题的理解,浙江大学从2013年开始对微生物学课程进行了改革。通过转变教学理念、融入课程思政、强化实验技能、重视评价导向等手段,使微生物学课程的教学质量有了明显的提升。

    • 李瑞娟,周海波,钟冠男,李爱英

      2021,48(1):311-317, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200258

      Abstract:

      2020年春天,全球进入对抗新型冠状病毒(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2,SARS-CoV-2)感染引起的“新冠”肺炎(Coronavirus Disease,COVID-19)疫情的斗争中。为了适应全民抗“疫”的新形势,引导学生理性地、科学地认识此次病毒疫情,“病毒生物学”课程的教学从内容到形式也进行了同步设计与微调。除了将教学模式由线下教学变成线上直播,本课程结合疫情发展情况在学期初进行COVID-19的专题讲座,以及通过“COVID-19-5 min”形式每次上课进行疫情周报解读,分析国内外疫情并传授病毒流行病学相关知识。另外,对“病毒生物学”的教学计划和教学内容做了适当微调,更多关注病毒性传染疾病发展和相关科学研究的进展。通过对在线教学从教学模式、教学过程和教学内容的设计和调整,强化教学效果的反馈和改善,引导学生不信谣、不传谣,帮助学生加强对新型冠状病毒(SARS-CoV-2)及疫情的科学认识。通过教学内容和教学形式的调整以及病毒疫情相关知识点的强化,激发了生物学专业学生对病毒学、流行病学及公共卫生健康等问题的关注。

    • 朱本伟,熊强,姚忠,倪芳,孙芸

      2021,48(1):318-324, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200578

      Abstract:

      酶工程作为一门理论与实践相结合的专业课程,在生物工程专业研究生的课程设置中处于桥梁和纽带地位,对专业型人才的培养发挥着重要的作用。为了适应我国研究生专业学位教育发展的客观需求,提升酶工程课程的实践教学效果,并进一步提高学生的学习兴趣和积极性,培养研究生的应用型创新能力,我们通过在课程教学中引入虚拟仿真技术,开展案例式教学模式探索,并利用“互联网+”技术等多元化方式对该课程的教学模式、方法和手段进行尝试改革和探索,取得了一定的教学效果。本文就此进行了一些探讨,以期能为相关课程的教学改革提供一些思路和启示。

    • 生物实验室
    • 张思琦,王剑,兰英,贠娟莉,陈建,何湘伟,杜文斌

      2021,48(1):325-335, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200429

      Abstract:

      【背景】放线菌是天然产物的宝库,目前应用于临床的天然抗生素有70%来源于放线菌的次级代谢产物。随着细菌对传统抗生素耐药问题的日趋严重,如何从自然生境中高效筛选新型活性放线菌资源并发现新型抗生素成为当前微生物学者面临的重要挑战。通过传统方法筛选活性放线菌不仅费时费力、试剂耗材消耗量大,并且筛选通量非常有限,难以对自然样品中的复杂微生物群落进行整体全面的解析。【目的】提出一种基于多孔板液滴阵列培养的新策略,可高通量筛选抗菌活性放线菌。分析模式放线菌在微液滴中的培养特征与筛选条件,为进一步建立基于液滴阵列技术的超高通量活性放线菌筛选平台奠定基础。【方法】采用界面移液技术,将传统的多孔板高通量筛选体系微缩至1 μL水平,在油相填充的多孔板(96孔板)中生成微升培养液滴阵列,每个微孔液滴中封装一个放线菌孢子或菌丝团。经过短期培养,放线菌在微滴中完成菌丝分化与次级代谢产物的分泌。这时,通过第二步界面移液技术与液滴融合加入带有荧光标记的指示菌,通过全菌拮抗筛选定位活性目标菌株,并将活性谱转化为量化的荧光数值。【结果】通过对模式放线菌的测试发现,放线菌菌丝可以在微液滴中达到最佳培养状态,并积累足够的生物质与代谢物,对荧光指示菌有明显的抑制作用。【结论】通过建立上述基于微孔板液滴阵列的高通量筛选技术,能从单细胞水平快速筛选出具有抑菌活性的菌株,显著节约了筛选成本并提高了筛选通量,为新型活性天然产物的发现提供了一种新的简单有效的筛选方法。

    • 刘晓露,王迪,邢刚,何长生,刘君雯,陈章,魏建忠,孙裴,刘雪兰,李郁

      2021,48(1):336-346, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.200437

      Abstract:

      【背景】副猪嗜血杆菌(Haemophilus parasuis,HPS)是猪革拉瑟氏病(Gl?sser’s Disease)的病原体,抗生素治疗和疫苗接种对于防控该病效果不明显,建立快速、准确的抗体检测方法尤为重要。【目的】利用表达纯化的HPS转铁结合蛋白A (TbpA)建立检测HPS抗体的间接酶联免疫吸附试验(ELISA)方法。【方法】PCR扩增HPS的tbpA基因并与原核表达载体pET-SUMO连接,通过PCR、双酶切及测序鉴定,将阳性重组质粒转入Escherichia coli Rosetta(DE3),IPTG诱导表达,SDS-PAGE和Western Blot鉴定产物。以纯化的TbpA蛋白作包被抗原,通过各种反应条件优化,建立检测HPS抗体的间接ELISA方法,并进行临床应用与评价。【结果】该方法的最佳条件:包被抗原浓度为5 μg/mL,4 °C过夜;5%脱脂奶粉于37 °C封闭2 h;血清稀释度为1:1 600,37 °C孵育45 min;酶标二抗稀释度为1:5 000,37 °C作用30 min;显色时间为37 °C 5 min。该方法可特异性检测HPS抗体,阳性血清稀释至1:12 800仍可检出,与其他猪病原阳性血清均无交叉反应,批内及批间变异系数均小于10%,与全菌体包被间接ELISA、商品化ELISA试剂盒及Western Blot比较,该方法总符合率分别为90.00%、86.67%和90.00%,其中阳性符合率分别为90.38%、88.46%和92.00%,阴性符合率分别为87.50%、75.00%和80.00%。该方法检测免疫抗体阳性率为80.00%,感染抗体阳性率为19.50%。【结论】基于TbpA蛋白建立的HPS抗体间接ELISA检测方法,具有良好的特异性、敏感性和重复性以及临床应用的可靠性,为HPS的免疫监测和流行病学调查提供了技术手段。


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标准刊号:ISSN 0253-2654
CN 11-1996/Q