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    2021年第10期
      研究快报
    • 王瑾,田晓翩,李政新,陈海峰,王风平

      2021,48(10):3401-3408, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210254

      Abstract:

      [背景] 嗜热古菌Candidatus Syntrophoarchaeum可以与硫酸盐还原细菌共生,通过逆转产甲烷途径进行正丁烷的氧化,但在该过程中负责催化丁基辅酶M氧化的酶尚未确定。[目的] 利用分子动力学模拟证明Ca.SyntrophoarchaeummtaA基因编码的蛋白可以特异性催化丁基辅酶M中丁基的转移,并非转移甲基。[方法] 使用Methanosarcina mazei辅酶M甲基转移酶MtaA的晶体结构(PDB ID:4ay8)作为模板,对MtaA_1(GenBank登录号OFV65993.1)和MtaA_2(GenBank登录号OFV65678.1)进行同源建模。使用分子对接得到两者分别结合CH3-CoM和C4H9-CoM时的结构,并用AMBER18进行分子动力学模拟。[结果] 当MtaA_1和MtaA_2分别结合C4H9-CoM时,表现出与4ay8晶体结构类似的TIM-Barrel折叠三维结构,但在活性中心形状、Zn2+与底物距离以及活性位点附近氨基酸配位方式等方面存在差异,这可能是导致Ca.SyntrophoarchaeummtaA基因编码的蛋白催化丁基辅酶M氧化的原因。其中MtaA_2与4ay8结构更相似,活性中心氨基酸配位更完整,暗示其更可能具备催化活性。然而当MtaA_1和MtaA_2分别结合CH3-CoM时,整体结构不合实际,活性中心Zn2+与底物距离过远,表明底物几乎不可能与酶结合。[结论] Ca.Syntrophoarchaeum中的MtaA_1和MtaA_2很可能是特异性的丁基转移酶,而非催化甲基的转移,其中MtaA_2具备活性的可能性更高。

    • 工业微生物学
    • 李怡欣,付刚,马媛媛,张大伟

      2021,48(10):3409-3420, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201202

      Abstract:

      [背景] 碱性蛋白酶是工业用酶中占比最大的酶类,广泛应用于清洁、食品、医疗等行业。近期研究发现碱性蛋白酶在生产生物活性肽方面有巨大潜力,这将进一步拓宽其在保健食品领域中的应用。[目的] 利用枯草芽孢杆菌异源表达地衣芽孢杆菌来源的碱性蛋白酶SubC。[方法] 通过筛选3种枯草芽孢杆菌宿主菌株(Bacillus subtilis 1A751、MA07、MA08)和6种信号肽(AmyE、AprE、NprE、Pel、YddT、YoqM),同时优化诱导剂浓度、发酵培养基和发酵时长,最终得到最优重组菌株MA08-AmyE-subCopt[结果] 重组菌株MA08-AmyE-subCopt的胞外酶活力为3.33×103 AU/mL,胞外蛋白分泌量为胞内可溶蛋白表达量的4倍,与携带野生型信号肽的对照组菌株WT相比,酶活提高了73.4%。[结论] 异源碱性蛋白酶SubC在枯草芽孢杆菌中成功表达,为碱性蛋白酶SubC的表达和在保健食品领域的工业化应用提供了理论基础。

    • 望松柏,盖园明,龚大春,涂璇,张大伟

      2021,48(10):3421-3431, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201209

      Abstract:

      [背景] 植酸是一种能螯合金属离子和蛋白质的有机磷类化合物,广泛存在于植物组织中,影响动物对营养元素的吸收。在饲料中加入植酸酶可有效降解植酸。[目的] 构建毕赤酵母异源表达卡氏德巴利酵母(Debaryomyces castelliiD.castellii)植酸酶的菌株,促进卡氏德巴利酵母植酸酶的研究及工业应用。[方法] 将卡氏德巴利酵母植酸酶基因进行密码子优化后转入毕赤酵母GS115中,通过筛选多拷贝、敲除蛋白酶、过表达分子伴侣及转运蛋白的方法获取优势菌株。[结果] 所得重组菌株GS115/DCphy (ΔPep4)(BFR2)的产酶酶活是低拷贝菌株的7倍。[结论] 研究结果为卡氏德巴利酵母植酸酶的异源表达及潜在工业应用提供了一定的指导。

    • Sharma Ghimire Prakriti,欧阳浩淼,赵光亚,解明明,周慧,杨静华,金城

      2021,48(10):3432-3448, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210104

      Abstract:

      [背景] 烟曲霉α-1,2-甘露糖苷酶MsdS在高尔基体中将N-糖链Man8GlcNAc2加工为成熟分泌糖蛋白的糖型Man6GlcNAc2,有研究表明MsdS与烟曲霉的形态发生、细胞壁合成及蛋白质分泌密切相关;与烟曲霉不同的是,里氏木霉的成熟分泌糖蛋白上的N-糖链结构为Man8GlcNAc2,细胞却能正常生长,说明丝状真菌N-糖链的加工具有物种特异性,但其生物学意义不明。[目的] 为研究N-糖链加工对里氏木霉细胞生长及蛋白质分泌的影响,本研究将烟曲霉MsdS转入里氏木霉中以改变其成熟分泌糖蛋白的糖型。[方法] 构建带有烟曲霉msdS基因的重组质粒并转入里氏木霉中,获得msdS表达菌株Tr-MsdS,分析Tr-MsdS菌株的生长表型、N-糖组、蛋白质分泌途径和纤维素酶活性的变化。[结果] 在里氏木霉msdS表达菌株Tr-MsdS中,分泌糖蛋白的主要糖型由出发株的Man8GlcNAc2转变为Man6GlcNAc2,细胞壁组分发生变化,但细胞壁完整性未受影响;与出发株相比,Tr-MsdS菌株产孢、出芽及分枝增多;另外,MsdS的表达还影响蛋白质分泌,在50℃时降解纤维素和β-葡聚糖的能力分别提高9.9%和32.2%。[结论] 研究结果表明,N-糖链的加工可影响里氏木霉蛋白质,尤其是纤维素酶的分泌,干扰N-糖链加工可能是提高里氏木酶纤维素酶产量的新策略。

    • 姜毓迪,秦语遥,宗红,陆信曜,诸葛斌

      2021,48(10):3449-3456, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210118

      Abstract:

      [背景] 纤维素是生物转化解决能源问题的主要原料之一,其水解物中存在严重影响抑制菌株生长的糠醛,需脱毒才可应用于发酵,提高菌株耐受性是解决纤维素水解液实际生产应用的关键。[目的] 酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是主要的纤维素水解液发酵工业菌株,但糠醛耐受性较低,通过分子改造获得具有高糠醛耐受性的菌株。[方法] 利用新获得的产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)的相关抗逆转录因子CgSTB5CgSEF1CgCAS5,通过分子技术进行S.cerevisiae改造,考察其对酿酒酵母糠醛耐受性的影响,并尝试应用于未脱毒纤维素乙醇发酵。[结果] 单个表达CgSTB5CgSEF1的酿酒酵母,通过菌株点板实验表明菌株的糠醛耐受性提高25%以上,并且摇瓶发酵结果显示糠醛降解性能明显提高,生长延滞期明显缩短,S.cerevisiae W303/p414-CgSTB5的未脱毒纤维素乙醇发酵生产效率提高12.5%左右。[结论] 转录因子CgSTB5CgSEF1均能对提高酿酒酵母糠醛耐受性起到重要作用,并且有助于提高酿酒酵母菌株未脱毒纤维素乙醇发酵性能。

    • 海洋微生物学
    • 曹玉陵,唐思敏,张添,包斌,吴文惠

      2021,48(10):3457-3471, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210188

      Abstract:

      [背景] 长孢葡萄穗霉菌(Stachybotrys longispora)FG216是一株稀有海洋真菌,其次生代谢产物FGFC1具有纤溶活性。进行S.longispora FG216的基因组序列分析,将充实和促进海洋微生物功能基因和次生代谢产物合成生物学的基础研究和应用研究。[目的] 解析S.longispora FG216的基因组序列,分析基因组生物功能和同源相似性关系,分析次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1的相关基因。[方法] 基于Illumina HiSeq高通量测序平台对S.longispora FG216菌株进行De Novo测序,使用SSPACE、Augustus等软件进行组装、编码基因预测、基因功能注释、物种共线性分析以及预测FGFC1次生代谢产物合成基因簇。[结果] S.longisporaFG216的基因组测序总长度为45 622 830 bp,共得到605个Scaffold,GC含量为51.31%,注释预测得到13 329个编码基因和169个非编码RNA。基因组测序数据提交至国家微生物科学数据中心(编号为NMDC60016264),其中13 053、8 422、8 460、7 714和2 847个基因分别能够在NR、KEGG、KOG、GO和CAZy数据库匹配到注释信息。比较基因组学分析发现,Stachybotrys具有保守性,核心基因占基因家族总数目的71.44%,S.longispora FG216与S.chlorohalonata IBT 40285的相似性最高;同时,预测得到101个次生代谢产物合成基因簇,其中18个基因簇与已知的化合物相匹配。通过antiSMASH预测,Cluster 57是编码合成FGFC1母核结构异吲哚啉酮的基因簇,与S.chlorohalonata IBT 40285中的基因簇相似度为40%。[结论] 海洋稀有真菌S.longispora FG216的基因组信息已上传至国家微生物科学数据中心公开使用,为Stachybotrys种属的研究提供了重要的参考意义,同时发现了S.longispora FG216次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1母核部分编码基因是Cluster 57。

    • 姚雨欣,钟新华,李慧贤,范蔚林,项琪,黄亚东

      2021,48(10):3472-3484, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210202

      Abstract:

      [背景] 深海海域具有高压、低温、无光等环境条件,蕴含着丰富而独特的微生物资源。[目的] 从深海沉积物中定向分离、筛选脱氮效率高的好氧脱氮菌株资源,并揭示其脱氮特性,为开发水体脱氮微生物技术提供物质基础。[方法] 以东太平洋、南大西洋、西南印度洋共10个站位的深海沉积物为研究材料,在28℃下使用无机氮源连续进行两轮富集培养,然后定性筛选可以脱除氨氮、亚硝态氮和硝态氮的菌株,并通过形态学和16S rRNA基因序列分析进行初步分类鉴定;对优选得到的功能菌株,分别采用以氨氮、亚硝态氮、硝态氮为唯一氮源的培养基定量研究其生长和脱氮性能。[结果] 从10份大洋深海沉积物样品中共分离得到49株好氧反硝化菌,其中3株在有氧条件下反硝化效率较高,分别命名为Pseudomonas sp.G111、Pseudomonas sp.G112和Dietzia maris W023a,其中菌株G111和G112与模式菌株博岑假单胞菌Pseudomonas bauzanensis BZ93T的16S rRNA基因序列相似度为99.2%,菌株W023a与模式菌株海洋迪茨氏菌Dietzia maris ATCC35013T的16S rRNA基因序列相似度为99.9%。菌株G111、G112和W023a培养48 h后,对氨氮的脱除率分别为98.0%、85.2%和97.6%;对亚硝态氮的脱除率分别为71.9%、67.5%和34.7%;对硝态氮的脱除率分别为66.0%、52.6%和56.3%。菌株G111、G112和W023a均为异养硝化-好氧反硝化菌,可通过好氧反硝化作用将亚硝态氮和硝态氮还原为含氮气体,也可通过异养硝化-好氧反硝化作用将氨氮转化为含氮气体。[结论] 从深海沉积物中分离筛选得到3株高效好氧反硝化菌,所获得的菌株在水体净化、污水处理、生态系统修复等领域具有应用潜力。

    • 环境微生物学
    • 凌浩,许楹,周宁一

      2021,48(10):3485-3496, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210180

      Abstract:

      [背景] 深渊沉积物中存在丰富的微生物细胞和活跃的微生物碳周转,因此,分离培养微生物资源对于认识深渊中的物质循环、能量代谢具有重要意义。芳香化合物在环境中广泛存在,基于组学分析揭示了深渊中具有潜在的芳香化合物代谢菌株,然而深渊来源的芳香化合物降解微生物纯培养和相关的代谢机理研究仍然缺乏。[目的] 从马里亚纳海沟沉积物样本中分离培养具有降解芳香化合物能力的微生物,对其代谢途径、中间产物和降解酶活力进行初步鉴定。[方法] 以4-羟基苯甲酸为唯一碳源对马里亚纳海沟沉积物样本中的降解菌株进行分离培养,结合形态观察、16S rRNA基因扩增与序列分析对菌株进行鉴定,通过底物生长实验验证其降解能力,通过高效液相色谱和超高效液相色谱-飞行时间质谱联用仪初步鉴定全细胞生物转化中间产物,利用紫外分光光度计测定其粗酶液催化4-羟基苯甲酸的活力,进而推测菌株降解4-羟基苯甲酸的代谢途径。[结果] 从深渊沉积物中分离培养获得一株好氧细菌,16S rRNA基因序列分析显示该菌株隶属于柠檬球菌属(Citricoccus),命名为Citricoccus sp.strain NyZ702。该菌株在LB固体培养基上经30℃培养4 d后呈柠檬黄色、不透明、表面光滑、边缘整齐、凸出于培养基表面、直径约为1—2 mm的圆形菌落。扫描电镜表明菌体呈球形,直径为0.4—0.6 μm,无鞭毛结构。该菌株为耐盐菌,最适生长盐浓度范围为2%—8%(质量体积分数)。该菌株可利用4-羟基苯甲酸为唯一碳源进行生长,可转化4-羟基苯甲酸至中间产物原儿茶酸,推测该菌株通过原儿茶酸途径降解4-羟基苯甲酸。菌株NyZ702的粗酶液具有4-羟基苯甲酸单加氧酶活力,对4-羟基苯甲酸的催化反应需要还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)作为辅因子。[结论] 从深渊沉积物样本分离得到一株4-羟基苯甲酸降解菌Citricoccus sp.strain NyZ702,该菌株以原儿茶酸为中间代谢产物降解4-羟基苯甲酸,丰富了深渊来源的微生物菌种资源,为深渊中的芳香化合物降解研究提供了一定的理论基础。

    • 康博伦,袁媛,王珊,刘洪艳

      2021,48(10):3497-3505, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201212

      Abstract:

      [背景] 异化铁还原细菌能够在还原Fe (III)的同时将毒性较大的Cr (VI)还原成毒性较小的Cr (III),解决铬污染的问题。[目的] 基于丁酸梭菌(Clostridium butyricum) LQ25异化铁还原过程制备生物磁铁矿,开展异化铁还原细菌还原Cr (VI)的特性研究。[方法] 构建以氢氧化铁为电子受体和葡萄糖为电子供体的异化铁培养体系。菌株LQ25培养结束时制备生物磁铁矿。设置不同初始Cr (VI)浓度(5、10、15、25和30 mg/L),分别测定菌株LQ25对Cr (VI)还原效率以及生物磁铁矿对Cr (VI)的还原效率。[结果] 菌株LQ25在设置的Cr (VI)浓度范围内都能良好生长。当Cr (VI)浓度为15 mg/L时,在异化铁培养条件下,菌株LQ25对Cr (VI)的还原率为63.45%±5.13%,生物磁铁矿对Cr (VI)的还原率为87.73%±9.12%,相比菌株还原Cr (VI)的效率提高38%。pH变化能影响生物磁铁矿对Cr (VI)的还原率,当pH 2.0时,生物磁铁矿对Cr (VI)的还原率最高,几乎达到100%。电子显微镜观察发现生物磁铁矿表面有许多孔隙,X-射线衍射图谱显示生物磁铁矿中Fe (II)的存在形式是Fe (OH)2[结论] 基于异化铁还原细菌制备生物磁铁矿可用于还原Cr (VI),这是一种有效去除Cr (VI)的途径。

    • 赵龙妹,张兰,曹慧,董惠心,杜东晓,李旺,李元晓,曹平华,何万领

      2021,48(10):3506-3519, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201218

      Abstract:

      [背景] 木聚糖广泛存在于木质纤维类生物质中,是世界上含量最丰富的半纤维素,利用产酶微生物对木质纤维类生物质进行发酵处理是木质纤维类生物质资源化和能源化的有效手段。[目的] 通过产木聚糖酶菌株的筛选鉴定、酶学特性分析和发酵条件优化,获得开发多纤维农林废弃物生产新型多元化饲料添加剂的材料。[方法] 利用青藏高原土壤筛选产木聚糖酶菌株,通过形态学观察和rDNA ITS区域序列分析鉴定菌株XC70种属,对其所产酶的酶学特性及该菌的生长规律和产酶规律进行分析,并利用单因素法和正交试验法优化其发酵条件。[结果] 菌株XC70经形态学和分子生物学方法鉴定为草酸青霉(Penicillium oxalicum)。菌株XC70所产木聚糖酶的最适反应条件为:pH 5.0,70℃,温度低于50℃时稳定性较好,具备一定的耐酸性,Na+和K+对木聚糖酶活力具有促进作用(P<0.05),在发酵54 h后菌体量和上清液酶活力大小均达到高峰。经过单因素法和正交试验法优化后确定了该菌的最优发酵条件为:蛋白胨7 g/L,玉米秸秆50 g/L,KCl 4 g/L,培养基初始pH 4.0,28℃,摇床转速200 r/min,接种量2%。在此发酵条件下,木聚糖酶活力可达到1 489.33 U/mL,与优化前相比提高了3倍多。[结论] 从青藏高原土壤中筛选获得的菌株XC70具有一定的产木聚糖酶能力,其所产生的酸性木聚糖酶可用于降解多纤维物质开发新型饲料添加剂,具有一定的应用潜力和开发价值。

    • 程济南,金辉,许忠祥,张金林,杨晓燕,柳皓月,许欣欣,闵灯,秦波

      2021,48(10):3520-3531, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210004

      Abstract:

      [背景] 瑞香狼毒是我国天然草地退化的标志性植物之一,在入侵的过程中其根内微生物发挥着重要的作用,探究瑞香狼毒根内微生物群落对有益微生物资源的利用及生物防控瑞香狼毒具有重要意义。[目的] 探究甘肃省祁连山东麓不同高寒草原毒性杂草瑞香狼毒根部内生真菌和细菌的组成、多样性等群落结构特征。[方法] 通过Illumina MiSeq高通量测序技术对甘肃祁连山东麓不同高寒草原的瑞香狼毒根部内生菌组成及多样性进行分析。[结果] 不同高寒草原瑞香狼毒根内子囊菌门(Ascomycota)在真菌中占优势地位;蓝细菌(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)在根内生细菌中属于优势类群。G4样点的真菌和细菌OTU (Operational Taxonomic Unit)数量和Shannon多样性指数均高于其他4个采样点。主坐标分析(Principal Coordinate Analysis,PCoA)表明,不同高寒草原瑞香狼毒根内生菌群落之间存在一定的差异。One-Way ANOVA分析结合Pearson相关性分析显示,不同样地瑞香狼毒真菌群落结构在属水平上相关性较小,而细菌在属水平存在一定的相关性。[结论] 本研究为进一步开发利用瑞香狼毒内生真菌和细菌资源、阐明瑞香狼毒内生菌群的群落结构和生态功能提供理论参考。

    • 廖家龙,郑雪漫,黎双飞,徐芳芳

      2021,48(10):3532-3542, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210013

      Abstract:

      [背景] 近年来,群体感应淬灭(Quorum Quenching,QQ)技术在膜生物污堵防控中的应用研究受到了广泛关注。然而,目前已成功分离纯化的高效QQ菌有限,更多高效QQ菌资源亟待挖掘。[目的] 从实际运行的膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)活性污泥中采样,分离并富集高效QQ菌。[方法] 以根瘤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens) A136为报告菌株,使用指示琼脂平板法测定各菌株的N-辛酰基高丝氨酸内酯(N-Octanoyl-DL-Homoserine Lactone,C8-HSL)降解能力。以紫色色杆菌(Chromobacterium violaceum) VIR24为报告菌株,定量测定所得QQ菌降解N-己酰高丝氨酸内酯(N-Hexanoyl-DL-Homoserine Lactone,C6-HSL)信号分子的能力。通过微生物形态、生理生化及16S rRNA基因序列测定、构建系统发育树、扫描电子显微镜形态观测等方法对菌株进行分类学鉴定。用共培养法分析QQ菌对生物膜形成的抑制能力,通过聚乙烯醇和海藻酸钠包埋固定化QQ菌。[结果] 筛选出了6株高效QQ菌,其中对C8-HSL分解能力最强的为杆状、革兰氏阴性戴尔福特菌属(Delftia sp.) JL5。定量分析结果表明菌株JL5能在10 h内完全降解C6-HSL。菌株JL5显著抑制铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa) PAO1和菠萝泛菌(Pantoea ananatis) SK-1生物膜的形成。固定化后的JL5微球仍具有高效的C6-HSL和C8-HSL信号分子分解能力,而且分解速度较被广泛报道的红球菌(Rhodococcus sp.) BH4更快。[结论] 研究分离得到了高效的QQ菌,能够有效抑制N-酰基高丝氨酸内酯(N-Acyl-Homoserine Lactones,AHL)型群体感应菌生物膜的形成,固定化后仍然具有强QQ活性,具备广泛的应用前景,为后续QQ膜生物污堵防控技术的实践应用奠定了基础。

    • 基础微生物学
    • 杨炳旭,胡雯月,刘光,邓子新,贺新义

      2021,48(10):3543-3553, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210047

      Abstract:

      [背景] 部分细菌的DNA骨架会发生磷硫酰化修饰,硫结合结构域(Sulfur Binding Domain,SBD)可以特异性识别这种生理修饰。与绝大多数SBD-HNH双结构域核酸酶不同,ScoMcrA的SBD和HNH结构域中间插入了一个特异性识别5-甲基胞嘧啶(5mC)修饰DNA的SET and RING-Associated (SRA)结构域。晶体结构显示,单独的SBD是单体,而SBD-SRA是双体。[目的] 探究ScoMcrA中SRA结构域的存在对SBD识别硫修饰DNA的影响及影响方式。[方法] 凝胶迁移实验(Electrophoresis Mobility Shift Assay,EMSA)比较SBD、SBD-SRA对硫修饰DNA结合力的差异;对参与SBD-SRA二聚体化的关键氨基酸残基突变,并检测点突变对SBD-SRA蛋白二聚体化及结合硫修饰DNA的影响。[结果] 相较于SBD结构域,SBD-SRA双结构域对磷硫酰化修饰DNA的结合能力明显增强。对SBD-SRA双体互作界面进行单点突变基本不影响其对硫修饰DNA的结合,当二聚体化界面连续的L261LGET265突变成A261AAAA265时,突变体对硫修饰DNA的结合力下降到与SBD相似的水平。[结论] 根据EMSA实验结果可以初步判断,SRA结构域介导的SBD-SRA双体化能增强SBD对硫修饰DNA的结合力;L261LGET265是SRA结构域上影响SBD对硫修饰DNA结合力的关键氨基酸位点。

    • 杨昶杏,孟凡能,张文越,杨培钰,王丹丹,刘兴宇,王瑶,沈锡辉

      2021,48(10):3554-3568, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210003

      Abstract:

      [背景] 毒素-抗毒素系统在微生物体内广泛存在,在微生物对抗外界不良环境方面发挥重要作用。[目的] 以模式细菌假结核耶尔森氏菌(Yersinia pseudotuberculosisYptb)为材料,探究其编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统的作用机制和生物学功能。[方法] 通过生物信息学方法预测Yptb中编码的Phd-Doc毒素-抗毒素系统,通过毒性分析、基因表达分析及蛋白相互作用对其进行鉴定;通过抗生素胁迫、氧胁迫、生物被膜形成等实验研究Phd-Doc在体内发挥的生物学功能。[结果] 生物信息学分析鉴定出一对Phd-Doc毒素-抗毒素系统,发现二者共转录且相互作用;毒素蛋白Doc能够引起大肠杆菌形态发生变化并抑制其生长,抗毒素蛋白Phd能中和Doc的毒性;Phd-Doc毒素-抗毒素系统具有自调控抑制效应;phd-doc的缺失对Yptb自身的生长无影响,而且毒素蛋白Doc在野生型Yptb内过表达并未显示毒性;phd-doc在转录水平上响应了抗生素胁迫和氧胁迫,其中,对氯霉素胁迫最为敏感,但并不影响Yptb的生长;同时,Phd-Doc能够影响Yptb的生物被膜形成能力。[结论] Yptb中Phd-Doc毒素-抗毒素系统的功能鉴定对于更好地了解在多变的外部环境下微生物的定殖和响应机制具有重要意义。

    • 石依博,张利华,张敏,夏媛媛,杨海泉,沈微,陈献忠

      2021,48(10):3569-3579, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210010

      Abstract:

      [背景] 熊蜂生假丝酵母(Starmerella bombicola)作为一种非常规假丝酵母菌株,因其具备高产槐糖脂生物表面活性剂的能力而受到广泛关注。然而,由于自身的表达系统并不完善,限制了该菌株的代谢工程改造。[目的] 克隆、筛选及鉴定新的系列内源启动子表达元件。[方法] 通过对比分析熊蜂生假丝酵母全基因组及9种功能已知目的基因信息,并结合启动子预测网站,筛选获得系列启动子候选序列,以SbGFP(密码子优化后的酵母增强型绿色荧光蛋白)为报告基因进行整合表达,通过绿色荧光蛋白强度及转录水平分析鉴定启动子强度。[结果] 在分别以葡萄糖和油酸作为唯一碳源的条件下,启动子PTEF1和PGPD在不同碳源培养条件下均显示出较高的转录水平。启动子PCYP52M1、PUGTA1、PUGTB1及PMOB在以油酸为唯一碳源时具有弱转录活性,而在以葡萄糖为唯一碳源时则未检测到它们具有转录活性,推测它们是油酸诱导型启动子。进一步利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)对SbGFP进行转录水平分析,检测结果与绿色荧光表达水平一致。[结论] 获得了系列熊蜂生假丝酵母内源性启动子,进一步丰富了该菌株的表达元件,为菌株的代谢工程改造及基因的表达与调控奠定了理论基础。

    • 刘巧巧,胡小丽,杨钰娟,董京伟,高正,钱平康,邓祥元

      2021,48(10):3580-3587, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201153

      Abstract:

      [背景] 小球藻是一种单细胞绿藻,在不同培养条件下可积累高附加值的代谢产物,这些产物可用于生产生物燃料、食品、保健品、药品等。然而这些代谢产物在藻细胞中的生产率较低且很难通过经济可行的方法将其分离,这使其工业化规模生产受到限制。[目的] 研究乙酸钠对小球藻生物量的影响,并分析其对小球藻代谢产物的调控作用。[方法] 通过在小球藻培养液中添加不同浓度的乙酸钠(1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 g/L),研究其调控小球藻生长和代谢的作用机理。[结果] 在添加3.0 g/L乙酸钠的培养液中,小球藻的生物量是对照组的5.2倍,尽管藻细胞中蛋白质含量无明显变化,但油脂和类胡萝卜素含量是对照组的2.4倍和1.2倍,多糖和叶绿素a含量却仅为对照组的54.6%和54.4%。[结论] 乙酸钠不仅会影响藻细胞的生长,还会调控其代谢过程,这为深入探索乙酸钠在调控小球藻生长及代谢过程的作用机制提供了理论基础和技术资料。

    • 农业微生物学
    • 李巧玲,肖忠,任明波,韩凤,胡开治

      2021,48(10):3588-3602, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201158

      Abstract:

      [背景] 栀子为多年生常绿灌木,经过连续多年种植会导致土壤微生态环境恶化、病虫害加剧、品质降低等问题。研究发现间作可以改善土壤微生物区系、土壤养分及酶活性,是生产中常用的有效栽培措施。[目的] 通过对不同间作模式下栀子根际土壤微生物区系、酶活性及养分的动态变化进行研究,为揭示栽培措施改良土壤生态环境及提升栀子产量的土壤微生态学机理提供理论依据。[方法] 为了解不同间作模式对栀子根际微生态的影响,本试验选择3年生栀子进行了大田试验,采用随机区组设计,设置栀子单作及栀子/白及、栀子/金钱草、栀子/射干3种间作处理,以栀子根际土壤为研究对象进行全生育期取样。采用Illumina高通量测序技术测定细菌16S rRNA基因V3—V4区序列及真菌rDNA ITS1—ITS2区序列,并测定各时期土壤的理化性质,以明确栀子间作不同作物对其根际微生物群落及土壤理化性质随栀子生育期的动态变化。[结果] 在栀子整个生育过程中,根际细菌群落中变形菌门和酸杆菌门的相对丰度分别为39%和18%,为细菌优势菌门。真菌群落中子囊菌门、担子菌门和被孢霉门相对丰度所占比例依次为51%、22%和19%,为主要真菌类群。在果实膨大期,与单作栀子相比,栀子/射干和栀子/白及可以显著增加土壤细菌群落Shannon指数,增幅分别为6.55%和3.45%(P<0.05),其他时期差异不显著。盛花期,栀子/射干间作不会显著降低根际真菌的多样性,而与金钱草或白及间作则显著降低其多样性;果实膨大期,栀子/射干和栀子/白及间作均可以显著提高根际土壤真菌群落的Shannon指数,增幅分别为29.19%和9.12%。土壤养分方面,不同间作模式下根际土壤理化性质存在一定差异。单作栀子根际土壤仅有机质、全氮、速效磷的含量较高,而碱解氮、速效钾含量均低于3种间作处理。土壤酶方面,单作栀子除酸性蛋白酶外,其余几项土壤酶活性均处偏下水平。土壤理化性质与根际微生物多样性的相关性分析显示,细菌多样性指数Shannon与根际土壤有机质、速效磷含量呈显著正相关,与pH值呈极显著正相关(P<0.01);真菌多样性指数Shannon与根际土壤全钾、脲酶、过氧化氢酶呈极显著负相关,与速效钾、蔗糖酶、酸性磷酸酶、酸性蛋白酶活性呈极显著正相关。[结论] 合理间作可以改善根际微生物群落结构,同时提高土壤综合肥力。

    • 田甜,姚澜,范冬雨,李可心,李长田,李玉

      2021,48(10):3603-3611, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201166

      Abstract:

      [背景] 金针菇菌种在继代培养的过程中会出现菌种退化的现象,影响着金针菇的产量与质量。[目的] 为研究金针菇退化菌种菌丝的生理生化特征,筛选金针菇退化菌株。[方法] 以金针菇原始菌株(H)和退化菌株(T)为研究对象,测定不同碳源培养基上菌丝的生理生化特征及超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性,并测定菌丝在栽培瓶中的漆酶(Laccase,Lac)和锰过氧化物酶(Manganese Peroxidase,MnP)的活性,记录菌丝在搔菌后的恢复情况。[结果] T在各个碳源的菌丝生长速度低于H,粉孢子等级在3—4级之间,SOD、CAT活性低于H,在栽培料中的Lac活性和MnP活性在第5天时与H相同,在第10、15、20天低于H。T在搔菌后菌丝恢复时间比H恢复时间长,恢复后的菌丝长势没有H长势浓密。[结论] 通过探究金针菇原始菌株与退化菌株的菌丝生理生化特征,为判断金针菇菌株是否为退化菌株提供理论依据。

    • 李敏,王琦,魏菁,刘继军,高云航

      2021,48(10):3612-3620, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201167

      Abstract:

      [背景] 硫化氢(H2S)作为畜牧生产过程中释放的一种有毒有害气体,严重危害畜禽和人类的健康,因此降解硫化氢特别是生物氧化法转化硫化氢已成为当前研究热点。[目的] 筛选高效硫氧化菌株并研究其生物转化作用。[方法] 以长春市某养鸡场采集的新鲜粪便为材料,分离鉴定硫氧化菌株。采用单因素分析法优化其生长条件,研究生物转化效率,检测soxY、soxZ基因mRNA表达水平。[结果] 获得一株高效硫氧化菌株JF9,经鉴定为粪产碱杆菌。最佳生长条件:底物浓度0.5 g/L,温度35℃,初始pH 7.0,在此条件下Na2S去除率达94%以上。菌株JF9存在soxY和soxZ基因,其转录水平在硫源诱导前后差异显著(P<0.05)。[结论] 分离得到的粪产碱杆菌具有良好的硫化物转化能力,脱硫过程中硫氧化基因高效表达。

    • 瞿佳,门欣,陈锐,孙晓宇,赵玲侠,宁硕瀛

      2021,48(10):3621-3631, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201195

      Abstract:

      [背景] 核桃黑斑病是由2种病原菌引起的细菌性病害,目前缺乏有效的生物防治方法。[目的] 从核桃树根际土壤中筛选对核桃黑斑病病原菌具有拮抗效果的放线菌菌株,为该病害生防菌剂的开发提供基础。[方法] 采用稀释涂布法分离放线菌,并以病原菌野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv.campestris)和成团泛菌(Pantoea agglomerans)作为指示菌,利用平板对峙法和改良牛津杯法筛选具有高拮抗活性的菌株,通过形态学特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列分析确定其分类地位,并测定其无菌发酵液的抗菌谱和室内防效。[结果] 筛选到一株对野油菜黄单胞菌和成团泛菌均有较强拮抗作用的放线菌菌株WMF106,该菌株对2种病原菌的抑菌圈直径分别为2.38 cm和1.82 cm,无菌发酵液对2种病原菌的抑菌圈直径分别为1.75 cm和1.55 cm。根据菌株形态学、生理生化特性及16S rRNA基因序列分析,将菌株WMF106鉴定为暗蓝色链霉菌(Streptomyces caeruleatus)。该菌株对尖孢镰刀菌、腐皮镰孢菌、辣椒刺盘孢菌、灰葡萄孢菌、胶孢炭疽菌5种植物病原菌及大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、白色念珠菌、黑曲霉5种指示菌均有抑制作用,抗菌性能广谱高效,其无菌发酵液原液对离体叶片上由野油菜黄单胞菌和成团泛菌造成的核桃黑斑病防效分别为77.44%和58.33%。[结论] 菌株WMF106可作为防治核桃黑斑病的生防材料,具有良好的开发价值和应用前景。

    • 李永赟,曾宗梁,杨军伟,李广煜,辜运富

      2021,48(10):3632-3641, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210012

      Abstract:

      [背景] 挖掘兼具烟碱降解和植物根际促生细菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)功能的细菌资源,有助于保护土壤质量,实现绿色种植。[目的] 分析烤烟根际细菌多样性,筛选可降解高浓度烟碱的PGPR。[方法] 采用纯培养法在选择性培养基上分离烟碱降解细菌。通过BOXA1R-PCR分析技术、16S rRNA基因测序及系统发育树构建,对菌株的遗传多样性和分类学地位进行分析。进一步评价了菌株的吲哚乙酸(Indole-3-Acetic Acid,IAA)活性、溶磷能力、病原菌拮抗能力等PGPR指标,以筛选出高效PGPR,最后通过盆栽试验验证其促生效果。[结果] 分离得到58株烟碱降解细菌,根据BOXA1R-PCR指纹图谱选取11株菌进行16S rRNA基因序列测定,结果表明,58株菌分别属于芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、拉乌尔菌属(Raoultella)和短波单胞菌属(Brevundimonas)4个属,以芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌属。58株细菌中48.28%的菌株可产IAA,27.59%具备溶磷能力,37.93%具备纤维素降解能力,G2-13、G2-3及HT2-8因促生与抗病特性突出而被筛选为目标功能菌。盆栽试验结果表明,G2-13菌株对幼苗生长的促进作用明显,可使株高与地上部鲜重分别增加33.05%与53.32%。[结论] 烤烟根际存在较为丰富多样的烟碱降解细菌,它们在种植业上具有潜在的应用价值。

    • 陈兰兰,邱慧珍,董爱菊,魏茹云

      2021,48(10):3642-3654, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210023

      Abstract:

      [背景] 根系分泌物介导的微生物趋化成膜是根际促生菌在根际定殖及功能发挥的重要前提,深入了解该过程对理解菌株定殖机制具有重要意义。[目的] 探明马铃薯根系分泌物中使萎缩芽孢杆菌促生菌株QHZ3在根际趋化成膜的信号物质。[方法] 通过高效液相色谱鉴定马铃薯根系分泌物中的主要酚酸类物质,采用半固体平板法与类毛细管法比较马铃薯根系分泌物和不同酚酸类物质对促生菌株QHZ3趋化作用,并通过结晶紫染色法观察马铃薯根系分泌物和不同酚酸类物质对菌株QHZ3生物膜形成的影响。[结果] 马铃薯根系分泌物中的酚酸类物质主要包括富马酸、对羟基苯甲酸、阿魏酸和肉桂酸。半固体平板法结果显示,马铃薯根系分泌物和4种酚酸对菌株QHZ3均具有趋化作用,富马酸的趋化作用最强;类毛细管定量试验结果表明,不同浓度酚酸对菌株QHZ3的趋化作用不同,中高等浓度的富马酸(25—100μmol/L)和低浓度的阿魏酸(10 μmol/L)对菌株QHZ3的趋化作用最强;结晶紫染色法结果表明,120—240 μg/ml马铃薯根系分泌物和50—75μmol/L富马酸及100 μmol/L对羟基苯甲酸可显著促进菌株QHZ3生物膜的形成,而阿魏酸和肉桂酸对菌株的生物膜形成没有显著影响。[结论] 根系分泌物和酚酸均可介导菌株QHZ3在马铃薯根际趋化成膜,但4种酚酸的作用不同,富马酸和阿魏酸对菌株的趋化作用显著,富马酸和对羟基苯甲酸则是对菌株生物膜的形成具有显著影响。

    • 靳海洋,王慧,张燕辉,胡天龙,林志斌,刘本娟,蔺兴武,谢祖彬

      2021,48(10):3655-3666, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210025

      Abstract:

      [背景] 蓝细菌是水生和陆地生态系统中生物固氮的主要贡献者。[目的] 增加对稻田土壤固氮蓝细菌的了解,获得用于进一步研究的可培养固氮蓝细菌菌株。[方法] 选择3种具有不同固氮能力的水稻土,采用BG11-N培养基分离培养固氮蓝细菌菌株,对新分离菌株进行形态特征观察,通过基因组DNA的nifH基因扩增明确其固氮潜力,进一步采用乙炔还原法和15N2示踪法定量测定其固氮能力,通过基因组DNA的16S rRNA基因序列比对进行鉴定。[结果] 在光照培养条件下,采用BG11-N培养基共分离纯化得到自养菌株7株,细胞呈圆形或椭圆形、单列、无分枝、丝状和念珠状,在固体培养基上形成团垫状菌落。新分离菌株在BG11-N培养基中生长状况良好,以基因组DNA为模板可扩增出nifH基因,乙炔还原法和15N2示踪法测定结果显示具有较高固氮能力,同时具有铁载体生成能力。结合16S rRNA基因序列比对和形态特征,7株菌被初步鉴定隶属于念珠藻科(Nostocaceae)。[结论] 从水稻土中分离到在稻田生物固氮中发挥重要作用的蓝细菌(念珠藻科)菌株,可培养固氮蓝细菌菌株固氮能力较高,兼具铁载体生成能力,可作为进一步深入研究的微生物资源,具有潜在的研究应用价值。

    • 优丽图孜·乃比,王希东,刘君,陈宝强,宋金迪

      2021,48(10):3667-3681, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210026

      Abstract:

      [背景] 细菌性果斑病是一种严重的种传细菌病害,其病原菌为西瓜食酸菌。截至目前对该病病原菌与寄主的互作机制认识极为有限。葫芦科的模式植物黄瓜易被西瓜食酸菌侵染发病,对西瓜食酸菌-黄瓜互作体系进行转录组分析,可以为探究西瓜食酸菌与寄主互作机制奠定重要基础。[目的] 解析西瓜食酸菌-黄瓜互作时的相互响应规律。[方法] 以细菌悬液注射接种6 d黄瓜子叶,处理48 h的子叶作为转录组测序样本。利用RNA-seq技术分析西瓜食酸菌FC440菌株与黄瓜9930品种互作时基因的表达特征。[结果] 测序数据质量分析发现,各样品不同重复间相关性较强,与参考基因组比对率达95%以上,聚类分析发现对照组与处理组表达模式相反,样品处理达到一定效果,表明数据整体质量较高。选取6个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果显示6个基因的表达模式与转录组结果基本一致,表明转录组测序结果比较可靠。西瓜食酸菌和黄瓜互作48 h后,在转录组水平分别检测到1 618个和8 698个差异表达基因。Gene Ontology (GO)功能注释显示,细菌的差异基因显著富集在细胞组分中的细胞膜(37.5%)和膜部分(27.0%),生物过程中的氧化还原过程(66.7%)以及分子功能中的水解酶活性(66.5%);黄瓜的差异基因显著富集在细胞组分中的质体(22.2%)和叶绿体(21.3%),分子功能中的催化活性(70.0%)以及生物过程中的碳水化合物衍生物代谢(32.2%)。Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)分析显示,细菌中致病相关基因显著富集在群体感应及细菌趋化性途径,而且群体感应系统基因下调更显著。黄瓜中调控钙依赖蛋白激酶(Calcim-Dependent Protein Kinase,CDPK)、钙调素和类钙调素(Calmodulin and Calmodulin-Like,CaMCML)及呼吸氧暴发激酶(Respiratory Burst Oxidase Homologne,Rboh)的基因总体上调,调控苯丙氨酸裂解酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)的基因和谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-transferase,GST)的基因在相应代谢途径中数量最多且上调程度明显。[结论] 获得较高质量的西瓜食酸菌与黄瓜互作的转录组测序结果。群体感应与西瓜食酸菌FC440菌株致病力密切相关;寄主黄瓜应对西瓜食酸菌侵染以Ca2+信号激活的防御反应为主。PAL和GST在黄瓜抵抗西瓜食酸菌侵染中发挥重要作用。本研究为进一步深入解析西瓜食酸菌与寄主互作的机制奠定了基础。

    • 宋玉婕,杨从军

      2021,48(10):3682-3689, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210043

      Abstract:

      [背景] 微生物源天然产物是新农药研究开发的热点之一。[目的] 从土壤中分离筛选代谢产物具有除草潜力的真菌菌株。[方法] 培养皿滤纸法测定分离菌株发酵液对植物幼苗生长的抑制作用及抑制作用稳定性,显微观察结合rDNA ITS序列分析鉴定菌株。[结果] 在分离的30株土壤真菌中,L-27菌株发酵液对小麦幼苗生长抑制最显著,对根、茎抑制率分别为79.4%、67.3%。基于菌落形态、菌体显微观察和rDNA ITS基因序列分析,分离菌株L-27被鉴定为塔宾曲霉(Aspergillus tubingensis)。进一步测定发现,L-27菌株发酵液完全抑制反枝苋、马齿苋、稗草的幼苗生长,对圆叶牵牛幼苗根、茎的抑制率分别为100%、77.8%。L-27菌株发酵液对小麦幼苗生长的抑制作用表现出良好的热稳定性、酸碱稳定性和紫外光照射稳定性。发酵液在120℃加热20 min,根、茎生长抑制率分别为100%和73.8%;将发酵液调至pH 2.0—12.0并保持1 h,再调回初始pH值,对根、茎生长的抑制率均达100%;发酵液经紫外光照射5—240 min,抑制率分别为100%和84.3%—91.7%。[结论] 分离的塔宾曲霉L-27菌株发酵液具有开发微生物源除草剂的潜力。

    • 鲁晏宏,郝金辉,罗明,黄伟,盛强,王宁,詹发强,龙宣杞,包慧芳

      2021,48(10):3690-3699, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201121

      Abstract:

      [背景] 梨火疫病是由梨火疫病菌(Erwinia amylovora)引起的细菌性病害,对苹果、梨、山楂等40余属220多种植物危害极大。近年来,与中国毗邻的中亚多国相继暴发梨火疫病。梨火疫病菌成为国内特别是对新疆地区的特高风险有害生物,梨火疫病已被中国农业农村部列入《一类农作物病虫害名录》。[目的] 从新疆本土材料以及实验室现有菌株中进行梨火疫病菌拮抗菌株的筛选,为梨火疫病的防控奠定基础。[方法] 采用平板对峙法从新疆香梨种植区土壤及实验室现有菌株中分离、筛选具有显著拮抗效果的菌株,通过生理生化特性分析和16S rRNA基因测序等方法对菌株进行初步鉴定,并采用牛津杯扩散法对抑菌效果进行复筛。利用两年生盆栽杜梨苗对拮抗菌进行温室内保护型和治疗型防效测定。[结果] 筛选获得11株具有显著拮抗作用的菌株,均为革兰氏阳性菌。其中9株为芽胞杆菌属(Bacillus)、2株为乳杆菌属(Lactobacillus)。平板对峙实验结果表明贝莱斯芽胞杆菌(Bacillusvelezensis) JE7、植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum) LP1和植物乳杆菌LP2拮抗作用较强,其次为贝莱斯芽胞杆菌JE4。生理特性实验结果表明:JE4、JE7可在NaCl浓度为1%—7%时生长,JE4、JE7在pH 4.0—9.0时生长,LP1可在NaCl浓度为1%—9%时生长,在pH 5.0—9.0时生长良好。温室防效测定结果显示,贝莱斯芽胞杆菌JE4防效最佳,可达到73%以上。[结论] 筛选获得一批梨火疫病拮抗菌,其中部分菌株在温室内防效显著并具有较强的盐碱耐受能力。

    • 韩月颖,张喜庆,曲云鹏,高云航

      2021,48(10):3700-3713, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210057

      Abstract:

      [背景] 我国北方地区秋冬两季平均气温较低,低温环境使得秸秆更难自然降解。[目的] 筛选高效低温木质素降解菌,探索其酶学特性并提高其产酶性能和秸秆降解效率。[方法] 通过苯胺蓝法和酶活测定对菌株进行筛选,以Lip、Lac、Mnp酶活力为评价指标,采用单因素和响应面法进行产酶条件优化及酶学性质研究,通过固态发酵试验研究其对秸秆的降解效率。[结果] 筛选到一株高效菌LS-1,经形态学和分子生物学鉴定其为嗜麦芽窄食单胞菌。菌株LS-1在木质素为碳源、蛋白胨为氮源、pH 8.0、培养温度15℃、培养时间3 d时产酶效果最佳,其中Lip酶活力为23.34 U/mL、Lac酶活力为9.37 U/mL、Mnp酶活力为50.89 U/mL。Lip和Lac最适作用温度为30℃且热稳定性良好,Mnp最适作用温度为50℃但热稳定性较差。Lac最适作用pH 4.0且耐酸性较好,Lip和Mnp最适作用pH 5.0;0.75 mmol/L Mg2+和0.5%吐温-20对Lip有促进作用,1 mmol/L Cu2+和丁香酸对Lac有促进作用,0.1%—0.5%吐温-20均对Mnp有促进作用。15℃固态发酵后,秸秆失重率达18.85%,木质素降解率达36.14%,比对照组提高约6倍以上。[结论] 本研究为低温木质素高效降解提供了优质菌种资源,在秸秆降解方面具有良好的应用前景。

    • 兽医微生物学
    • 邓凤如,陈韵声,范琳,赵乐怡,邓诣群,文继开

      2021,48(10):3714-3725, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201187

      Abstract:

      [背景] 芽孢杆菌是仅次于乳酸菌常用于微生态制剂中的菌种,然而部分芽孢杆菌微生态制剂规范不严,应用存在安全隐患。[目的] 调查我国在售动物用芽孢杆菌微生态制剂中蜡样芽孢杆菌携带情况,揭示蜡样芽孢杆菌应用的潜在风险。[方法] 对微生态制剂预处理,选择性筛选分离蜡样芽孢杆菌,通过全基因组测序测绘细菌毒素基因谱与耐药基因谱,细胞计数试剂盒-8法测定菌株对细胞的毒性,利用微量肉汤稀释法确定菌株耐药值。[结果] 从50份微生态制剂产品中筛选分离得到23株蜡样芽孢杆菌群细菌,它们对氨苄西林、林可霉素和泰妙菌素3种抗生素均耐药,主要毒力基因nhehblcytKces的检出率分别为100%、30%、39%和4%,分离株均有溶血性且39%菌株产生热稳定毒素,不同菌株对非洲绿猴肾细胞呈现出不同程度的毒性。[结论] 微生态制剂来源的蜡样芽孢杆菌毒性与耐药性严重,携带毒素基因与耐药基因广泛,多株菌株呈高细胞毒性且产生热稳定毒素。芽孢杆菌微生态制剂存在安全性问题,应加强对蜡样芽孢杆菌的质量安全监管力度,规范微生态制剂的市场秩序,杜绝安全隐患。

    • 梁伟,王博,赵勤,全柯吉,武耀民,缪昌,曹三杰

      2021,48(10):3726-3735, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210137

      Abstract:

      [背景] 艰难梭菌是一种重要的人畜共患肠道病原菌,可引起人和多种动物抗生素相关性腹泻或假膜性肠炎。四川作为我国主要的生猪产区,还未有猪源艰难梭菌流行病学调查的相关报道,对猪源艰难梭菌的防控及保障猪肉安全带来挑战。[目的] 调查四川地区猪源艰难梭菌的感染、流行情况,并对分离出的艰难梭菌进行分子分型研究。[方法] 收集来自四川生猪主要产区6个养殖场中猪的粪便标本(n=110),采用厌氧培养技术在艰难梭菌鉴别培养基上进行分离培养;采用PCR方法扩增艰难梭菌4个毒素基因(tcdAtcdBcdtAcdtB)和7个管家基因(adkatpAdxrglyArecAsodAtpi),对分离株进行毒素基因分型和多位点序列分型。[结果] 从110份样品中,经革兰氏染色镜检及PCR鉴定,共分离出20株艰难梭菌,分离率高达18.18%;毒素基因分型结果显示共获得3种毒素基因型,包括tcdA+tcdB+cdtA/cdtB+n=3)、tcdA+tcdB+cdtA/cdtBn=6)、tcdAtcdBcdtA/cdtBn=11);多位点序列分型结果显示获得5个ST型,包括ST11(n=3)、ST3(n=1)、ST35(n=2)、ST36(n=4)、ST109(n=10);进化树结果显示,所有分离株聚集为2个大群,分别为3个分支和17个分支。[结论] 四川主要生猪产区猪群存在艰难梭菌感染,分离株的分子分型呈多样性,主要流行型为ST11、ST3、ST35、ST36、ST109型,并且存在ST11型高毒力菌株流行的风险。

    • 唐正露,朱艳艳,李琳,李亮,刘雪兰,孙裴,李郁

      2021,48(10):3736-3752, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210030

      Abstract:

      [背景] β-内酰胺类(β-lactams)抗生素是防治猪丹毒的常用药物,其中青霉素(Penicillin,PG)更是首选药物。[目的] 运用转录组学与蛋白质组学方法初步探究猪丹毒丝菌(Erysipelothrix rhusiopathiaeE.rhusiopathiae)产生PG抗性的机制,为进一步开展E.rhusiopathiae耐药机制的研究奠定基础。[方法] 采用K-B纸片法和微量稀释法分别测定受试菌株AEr51、AEr31和AErS对26种抗生素的感受性及对PG、阿莫西林(AMX)和氨苄西林(AMP)的最小抑菌浓度(Minimun Inhibitory Concentration,MIC);然后通过转录组学测序(RNA-Seq)技术和串联质谱标签法(Tandem Mass Tag,TMT)定量蛋白质组学技术进一步探究猪丹毒丝菌产生PG抗性的分子机制。[结果] AEr51、AEr31和AErS对26种抗生素耐药率分别为34.62%、26.92%和34.62%,其中AErS和AEr31对所有β-lactams抗生素敏感,而AEr51除对PG耐药外,对其他β-lactams抗生素均敏感;AEr51、AEr31和AErS对PG、AMX、AMP的MIC分别为32、4、2 μg/mL,0.25、0.50、0.50 μg/mL和0.125、0.500、0.250μg/mL;RNA-Seq分析显示AEr51/AErS比较组中共筛到668个差异基因,其中上调434个、下调234个,AEr51/AEr31比较组中共筛到403个差异基因,其中上调275个、下调128个,差异表达基因主要富集于代谢途径、ABC转运系统、β-内酰胺抗性、双组分信号传导系统等通路,而且与RT-qPCR验证结果基本一致;TMT分析显示AEr51/AErS比较组中共筛到167个差异蛋白,其中上调86个、下调81个,AEr51/AEr31比较组中共筛到159个差异蛋白,其中上调80个、下调79个,差异表达蛋白显著富集于微生物、氨基酸、碳、硫、嘧啶代谢等相关的代谢通路,而且与平行反应监视(Parallel Reaction Monitoring,PRM)靶向验证结果基本一致。[结论] ABC转运系统、双组分信号传导系统、β-内酰胺抗性等通路在猪丹毒丝菌对青霉素耐药性产生过程中发挥重要作用,同时伴随微生物、氨基酸、碳、硫、嘧啶代谢等生命过程。

    • 药物微生物学
    • 徐彤,姚雪丹,王玉苗,王俊,付建红,孙浩然,沙柳圆

      2021,48(10):3753-3764, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201194

      Abstract:

      [背景] 酪氨酸酶是黑色素合成过程中的关键酶,也是引起人体色素障碍性疾病和产生果蔬酶促褐变的主要原因。目前,酪氨酸酶抑制剂的开发已引起广泛关注,但一些酪氨酸酶抑制剂如熊果苷、曲酸等均存在一定的安全隐患。微生物资源丰富且具有许多优点,从微生物中寻找特异性强、高效的酪氨酸酶抑制剂已成为该领域研究的热点。[目的] 通过测定分离自新疆乌鲁木齐达坂城盐湖的盐水球菌Salinicoccus ventosaetal B2-3-5和B6-1-4代谢物提取物对酪氨酸酶活性的影响,比较2株菌发酵过程中代谢物的差异,了解所筛选菌株B2-3-5抑制酪氨酸酶活性的机制。[方法] 以曲酸为阳性对照分别测定B2-3-5和B6-1-4这2个菌株发酵产生的代谢物提取物对蘑菇酪氨酸酶的抑制活性;应用LC-MS代谢组学方法检测2株菌在相同条件下产生的所有代谢物质;采用单变量、多元变量、正交偏最小二乘判别分析(Orthogonal Partial Least Squares-Discrimination Analysis,OPLS-DA)法识别差异代谢物;利用层次聚类分析(Hierarchial Cluster Analysis,HCA)法对识别的差异物进行聚类分析;通过Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)代谢通路对比法分析这些差异代谢物主要参与的代谢途径。[结果] 菌株B2-3-5代谢物提取物对蘑菇酪氨酸酶二酚酶活性的抑制率为67%,其IC50为0.277 mg/mL,同属菌株B6-1-4代谢物提取物则对酪氨酸酶无抑制活性。采用代谢组学的检测方法从2株菌的代谢物中筛选出63个差异代谢物,其中氨基酸类化合物、维生素类化合物和羧酸类化合物的种类及相对含量均是B2-3-5菌株明显高于B6-1-4菌株。通过代谢途径分析发现这些差异代谢物主要参与15个代谢通路,其中维生素B6生物合成通路的影响较为显著。[结论] 推测B2-3-5菌株可能是通过增加一些氨基酸类、维生素类及羧酸类等小分子化合物的含量来抑制酪氨酸酶活性。维生素B6代谢途径的上调也表明菌体细胞可通过产生维生素B6与酪氨酸酶中的必需氨基作用或清除酶催化循环过程中产生的活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)来抑制酪氨酸酶活性。

    • 后文,韦海新,袁恩,杨炽光,朱向东

      2021,48(10):3765-3775, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210027

      Abstract:

      [背景] 由于抗生素的滥用,导致“超级细菌”出现,寻找新的抗菌药物将有效地应对细菌耐药问题,因为大多数抗菌药物都是从微生物中发现的,所以药用植物内生真菌的研究拓宽了药用资源,并且具有巨大的应用价值。[目的] 对采自江西九江庐山植物园的决明草进行内生真菌分离,筛选出拮抗菌株,并对拮抗菌株的次级代谢产物进行分离,分析其抗菌物质理化性质,为新型抗菌物质的研究提供基础数据。[方法] 用管碟法筛选拮抗菌株,并根据形态学特征和分子生物学的方法鉴定菌株,采用硅胶柱层析、葡聚糖凝胶LH-20柱层析和RP-C18柱层析对其次级代谢产物进行分离,并用液质联用(高分辨飞行时间质谱)和能谱仪分析所得抗菌物质的分子量和分子式。[结果] 筛选到一株广谱拮抗活性菌株桔青霉ZH-11,通过管碟法显示其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、苏云金芽孢杆菌、水稻黄单胞菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、白色念珠菌、蜡样芽孢杆菌这8株指示菌均有较好的抑菌效果。从桔青霉ZH-11次级代谢产物中分离得到纯化合物Y3,其分子量为410.169 1,分子式为C24H26O6。当Y3浓度为10 μg/mL时,其对大肠杆菌和苏云金芽胞杆菌的抑菌圈直径分别为16.23 mm和17.27 mm。[结论] 菌株桔青霉ZH-11的活性物质与已知的来源于桔青霉类的抗菌活性物质不同,该研究结果为进一步挖掘桔青霉属的活性产物奠定基础,同时丰富了人们对决明草内生真菌的认识。

    • 医学微生物学
    • 袁维维,王鸿超,陈宇涛,戎一格,陆文伟,赵建新,张灏,陈卫

      2021,48(10):3776-3790, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201183

      Abstract:

      [背景] 人体能量稳态失衡表现为体重过轻、超重和肥胖,肠道菌群与人体能量稳态的维持有关,但不同身体质量指数(Body Mass Index,BMI)人群的肠道菌群特征仍需进一步探究。[目的] 基于美国肠道计划公开数据库,解析4类BMI人群肠道菌群的特征,并探究4类BMI人群肠道菌群共存网络特征及差异,为基于肠道菌群来干预肥胖及体重过轻等不健康状态提供新的理论依据。[方法] 从美国肠道计划数据集中筛选具有BMI信息的肠道菌群样本,并根据世界卫生组织规定的BMI划分标准将筛选后的样本分为4类:体重过轻(BMI<18.5 kg/m2),正常体重(18.5 kg/m22),超重(25 kg/m22),肥胖(BMI>30 kg/m2);通过计算和比较肠道菌群的α多样性和β多样性探究4类BMI人群肠道菌群的整体结构特征及差异;通过多元线性回归模型对不同BMI分类与肠道菌群进行相关性分析,并且将地域、年龄、性别因素作为混杂因素加入到模型中进行校正;采用SparCC分别计算4类BMI人群肠道菌群中菌属相关性,并分别构建肠道菌群共存网络。[结果] 经过Wilcoxon秩和检验,发现体重过轻、超重、肥胖人群的肠道菌群α多样性都显著低于正常体重人群;β多样性分析结果表明4类BMI人群肠道菌群的整体结构存在显著差异;4类BMI人群肠道中厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对含量无显著差异;通过MaAsLin分析,并且将地域、年龄、性别因素作为混杂因素加入到模型中进行校正,共得到49个与BMI类型显著相关的物种;4类BMI人群肠道菌群共存网络的拓扑结构具有一定差异,体重过轻和正常体重人群肠道菌群共存网络的复杂度较高,超重和肥胖人群肠道菌群共存网络的复杂度较低。[结论] 4类BMI人群肠道菌群的多样性、整体结构和共存网络间均存在差异。

    • 简报
    • 饶固,戴丹,张波,李玉

      2021,48(10):3791-3798, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201186

      Abstract:

      [背景] 托光柄菇属(Volvopluteus)隶属于光柄菇科(Pluteaceae),目前世界上仅有4个种。[目的] 调查我国东北地区大型真菌资源。[方法] 采集大型真菌标本,对其形态进行详细的观察和描述,提取DNA,测定rDNA ITS序列,基于最大似然法和贝叶斯法构建系统发育树。[结果] 2019–2020年在吉林省延边朝鲜族自治州敦化市采集的标本中,有6份标本为密执安托光柄菇V.michiganensis,该种真菌此前未在我国发现。在系统发育分析中,采自我国的密执安托光柄菇V.michiganensis与该种的模式标本聚为一个分支。[结论] 密执安托光柄菇V.michiganensis为中国新记录种。

    • 专论与综述
    • 郭孟配,肖扬,边银丙

      2021,48(10):3799-3809, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210050

      Abstract:

      病害是影响食用菌产量和品质的重要因素之一,目前尚缺少对食用菌病害研究现状与发展方向的直观了解。从2010年以来国内外发表的食用菌病害论文入手,对论文数量、发文期刊、被引率和研究机构进行了分析,展示了国内外食用菌病害的研究概况。此外,对相关论文进行了关键词共现分析,明确了国内外食用菌病害研究的热点。分析显示,绿霉病、褐斑病、蛛网病、病毒感染、湿泡病和软腐病是目前国内外最受关注的6类食用菌病害,干泡病的关注度日趋减少,而蛛网病侵染的食用菌种类持续增加。结合历史发文动态研究了食用菌病害的发生趋势,并认为环境有害微生物检测、消毒剂筛选和食用菌土传真菌病害防控将是未来食用菌病害的重点研究领域。

    • 葛伟,董醇波,张芝元,韩燕峰,梁宗琦

      2021,48(10):3810-3822, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201155

      Abstract:

      外生菌根真菌能与很多高等植物共生,广泛存在于自然界,在促进植物生长和养分吸收、增强宿主抗逆性及维持森林生态系统稳定等方面发挥着重要作用。除与寄主植物密切联系外,外生菌根真菌,在其生命周期中与细菌群落进行物理和代谢相互作用常形成共生关系。这些细菌对外生菌根真菌菌丝生长、生物量增加及子实体的形成具有积极影响。本文阐述了外生菌根真菌与内生细菌共生现象的发现、共生关系的建立、内生细菌促进外生菌根真菌生长和发育及宿主与微生物组的研究方法等,以期更好地巩固外生菌根真菌的生物学及生态学等基础性知识,并利用细菌与真菌的相互作用为可食用外生菌根真菌的生物防治、菌肥研究、人工驯化及栽培提供思路。

    • 许敏敏,时玉,刘洋,凃政,王林,贾振军,苑美青

      2021,48(10):3823-3834, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201217

      Abstract:

      土壤物证在法庭科学领域的应用由来已久,主要是基于其外观、颜色、元素组成、矿物学等理化特性及土壤夹杂物等的比对检验。近年来,随着高通量测序技术的发展,法医土壤微生物检验不再完全依赖于传统培养技术,而是直接挖掘分析土壤中的全部微生物DNA信息,并将这些信息应用于法庭科学领域内的样本比对、土壤物证区域环境推断和溯源研究等,从而凸显出土壤微生物物证在案件侦查和法庭诉讼方面的巨大价值和应用潜力。本文通过综述国内外有关法医土壤微生物研究的最新进展,指出了土壤微生物多样性检验在法庭科学领域的应用潜力,分析了法医土壤微生物群落多样性的影响因素,最后探讨了法医土壤微生物研究中存在的问题和未来的发展方向。

    • 马英,匡晓奎,刘杰,杨云锋

      2021,48(10):3835-3846, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201170

      Abstract:

      高寒草地生态系统具有独特的地理环境和气候特征,对放牧干扰十分敏感,在全球温室气体通量中贡献突出,研究高寒草地放牧对土壤温室气体排放的影响机制具有重要意义。本文总结高寒草地温室气体源/汇特征、不同放牧方式对土壤微环境和微生物群落结构的影响,发现高寒草地主要是CO2源、CH4汇、N2O源。放牧通过家畜选择性采食、践踏和排泄物返还等多重机制作用于地上植物、土壤结构、温度、湿度和养分,进而影响地下微生物及温室气体通量。本文旨在为高寒草地生态系统健康发展和管理及缓解全球气候变化提供科学依据,并对未来研究方向进行展望。

    • 赵维怡,陈庆锋,马春霞

      2021,48(10):3847-3859, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201184

      Abstract:

      亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,N-DAMO)是耦合氮循环和碳循环的关键环节,主要是由亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌(Candidatus Methylomirabilis oxyfera)介导完成,对于研究全球氮和碳元素的生物地球化学循环具有重要意义。本文首先总结了国内外N-DAMO的影响因素和在不同自然生态系统中的分布;然后阐述了N-DAMO菌的生理生化特性及其富集培养优化实验和检测技术,最后探讨了N-DAMO技术的应用现状。本综述不仅有助于揭示全球碳氮循环的耦合作用机制,也为N-DAMO反应耦合其他厌氧生物处理过程应用到污水的除碳脱氮上提供了理论依据。

    • 张怡琳,游春苹

      2021,48(10):3860-3871, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201175

      Abstract:

      随着年轻人群脱发比例的逐年增加,头发健康问题日益受到关注。脱发会影响人们的生活质量,并对心理和社交生活产生巨大影响。近年来,对肠道微生物群的生理功能性研究已不再仅仅局限于胃肠道。研究表明肠道和肠道微生物群与皮肤有密切关系,提示“肠-皮肤轴”的存在。本文在已有的“肠-皮肤轴”研究现状基础上,总结近年来文献资料,探讨肠道微生物群与脱发之间可能的联系和潜在机制,为脱发的发病机制和治疗靶点提供新的认识和观点。

    • 张宇帆,刘彤彤,周鹏,孟子诺,张雨佳,张秀敏

      2021,48(10):3872-3883, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210006

      Abstract:

      放线菌能产生多样性丰富的小分子化合物,但大多数放线菌因为处于“活的尚未培养”状态而无法分离培养。造成“活的尚未培养”状态的原因之一可能是由于一些环境因素,例如有机物、重金属、抗生素等胁迫使细胞处于休眠保护状态,直到遇到适宜的条件才能继续复苏生长。复苏促进因子(Resuscitation-Promoting Factor,Rpf)是由某些放线菌分泌的一类蛋白质,首次在藤黄微球菌(Micrococcus luteus)中发现,之后人们对Rpf蛋白的功能和分布给予了更多的关注。Rpf蛋白能促进一些休眠的革兰氏阳性细菌复苏,这为“活的尚未培养”放线菌的分离培养提供了可能性。同时,针对一些致病放线菌物种,开发Rpf蛋白抑制物为相关疾病的治疗也提供了一条新的途径。基于此,本文对Rpf蛋白的结构组成、特征功能、作用机制及应用前景进行了简要的概述。

    • 王舒心,黄钢锋,白丽萍

      2021,48(10):3884-3894, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210014

      Abstract:

      根据活性中心金属原子的不同,氢酶主要分为镍铁、铁铁、铁氢酶三大类。铁氢酶是发现较晚、存在物种单一且结构较为特殊的一类氢酶。目前,铁氢酶仅发现于氢营养型产甲烷古菌中。该酶直接催化氢气异裂,还原产甲烷代谢途径中一碳载体四氢蝶呤的次甲基转化为亚甲基。与其他两类氢酶相比,铁氢酶不含传递电子的铁硫簇和双金属活性中心,在结构组成上有较大的差异。此外,铁氢酶活性中心的吡啶环被高度取代,活性中心铁原子直接与酰基碳成键,这些奇特的活性分子结构预示着氢酶全新的催化机制,以及古菌细胞在合成特殊结构大分子方面的特殊功能。本文总结了从1990年发现这类新型氢酶以来的相关研究,分别从氢酶的生理功能、结构特征、催化机制、成熟过程及应用研究等方面阐述铁氢酶的研究进展。

    • 司伏生,姜黎,于瑞嵩,董世娟,谢春芳,陈冰清,李震

      2021,48(10):3895-3909, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.210093

      Abstract:

      冠状病毒(Coronaviruses,CoVs)是基因组最大的一类单股正链RNA病毒,多数可以跨物种传播并感染人类,是当前引起重大公共卫生事件、严重威胁人类健康的病原之一。病毒基因组全长约25—31 kb,编码多个非结构蛋白、结构蛋白(S、E、M、N)及附属蛋白。对于大多数冠状病毒来说,附属蛋白虽然是病毒复制的非必需蛋白,但往往在病毒的致病过程中发挥重要作用,是冠状病毒重要的功能蛋白。该类蛋白位于病毒基因组的3'端,由位于基因起始位置的转录调控序列(Transcription Regulating Sequence,TRS)调控其mRNA的转录,而且蛋白编码序列的密码子使用偏爱性对蛋白翻译也产生重要影响。附属蛋白具有跨膜蛋白的属性和独特的蛋白转运基序,后者对该类蛋白跨膜区的形成、拓扑学结构及蛋白的细胞内运输过程起决定性的作用,从而直接影响附属蛋白的功能。本文首先总结了冠状病毒最新的分类及基因组结构;然后从附属蛋白的种类、功能、蛋白转运基序、拓扑学结构及密码子使用偏爱性等方面系统概述了相关研究进展,并对下一步的研究方向进行了展望,为更加全面地认识冠状病毒附属蛋白的生物学特性提供重要参考。

    • 高校教改纵横
    • 杨希,高强,梁鹏,何慧

      2021,48(10):3910-3922, DOI: 10.13344/j.microbiol.china.201197

      Abstract:

      微生物学属于生命科学的重要分支,是生物、食品科学、临床医学等大学专业一门重要的基础课。该课程综合性强、知识涉及面广,所以如何有效调动学生的学习兴趣将直接影响课堂效果。为达到良好的教学效果,教师可在微生物学教学过程中综合运用多种方式提高学生学习兴趣与学习质量。因此,我们采用“趣味教学法”进行教学设计,并针对连续3个不同年级的相同专业班级做出教学改革,通过学生期末闭卷成绩、过程考核(签到率、课堂参与度、注意力集中程度等)成绩与学生反馈评语对教学成果进行验证。结果表明,采用“趣味教学法”进行教学改革的班级学生期末闭卷成绩中不及格率低于未改革的班级,“良好”与“优秀”学生比例均高于未改革的班级,过程考核成绩远高于未改革的班级,说明“趣味教学法”教学改革有效调动了学生的学习兴趣。我们认为,在大学微生物学课堂上,教师可在教学设计中适当引入趣味教学内容并适时展开,有助于改善教学气氛,调动学生学习积极性与主动性,提高教学质量。


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标准刊号:ISSN 0253-2654
CN 11-1996/Q