异常球菌007T形态和辐射抗性的研究

观察耐辐射异常球菌Deinococcus属的模式菌株Deinococcus radiodurans R1(AS1.633)和野生型异常球菌007^T的生长特性和形态特征;与耐辐射模式菌株AS1.633和辐射敏感菌株 Escherichia coli DH5α 的进行平行辐射试验, 分析007^T 对紫外线和γ射线辐射的抗性。结果表明,AS1.633和007^T的生长特性和形态特征有所不同,AS1.633为橙红色光滑、边缘整齐的菌落,而007^T为鲜红色菌落,边缘不整齐,菌落表面干燥、呈褶皱。耐辐射试验表明007^T 对紫外线辐射存活最高剂量是624Jｍ^-2,存活率为4%; γ射线16kGy照射后,007^T存活率为6%,说明007^T具有的极强的辐射抗性。     

异常球菌007T形态和辐射抗性的研究

观察耐辐射异常球菌Deinococcus属的模式菌株Deinococcus radiodurans R1(AS1.633)和野生型异常球菌007T的生长特性和形态特征;与耐辐射模式菌株AS1.633和辐射敏感菌株Escherichia coli DH5α的进行平行辐射试验,分析007T对紫外线和γ射线辐射的抗性。结果表明,AS1.633和007T的生长特性和形态特征有所不同,AS1.633为橙红色光滑、边缘整齐的菌落,而007T为鲜红色菌落,边缘不整齐,菌落表面干燥、呈褶皱。耐辐射试验表明007T对紫外线辐射存活最高剂量是624Jm-2,存活率为4%;γ射线16kGy照射后,007T存活率为6%,说明007T具有的极强的辐射抗性。     

耐辐射异常球菌抗辐射机理的研究新进展

报道了自1956年Anderson发现耐辐射异常球菌(Deinococcusradiodurans)以来,国外在其生理生化和遗传学特性、特殊的细胞膜结构、各种诱变因素所致的DNA损伤与其高效的修复机制和生物化学、分子生物学应用于该菌的研究新进展。对该菌的研究在辐射生物学与医学上具有特殊的意义,因此,我国的辐射生物学、微生物学和医学研究人员应尽快开展这方面的研究。     

耐辐射动球菌耐辐射及相关特性研究进展

核能的利用对于缓解能源紧张、减少温室气体排放具有重要意义,然而核能利用产生的放射性废料对环境的影响成为核能发展的掣肘。耐辐射动球菌(Kineococcus radiotolerans)是一种从核污染环境中分离出来的,可在辐射、强碱、高盐、干旱、高金属离子浓度、高渗透压及强化学毒性等严酷环境中存活的革兰氏阳性耐辐射菌,有望应用于环境生物修复、医学等领域。本文就K.radiotolerans的生理生化特性、抗辐射性、抗氧化性、抗毒性有机物等特性的研究现状进行综述。     

非生物胁迫下耐辐射异常球菌drB0118基因功能分析

【目的】鉴定和确定被预测为编码干燥相关蛋白的耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans) drB0118基因功能,探讨该基因对盐、渗透和氧化胁迫抗性的作用。【方法】构建drB0118基因缺失突变株(ΔB0118),通过氯化钠、D-山梨糖醇和过氧化氢等胁迫冲击实验及氧化胁迫条件下qRT-PCR分析,研究drB0118突变对非生物胁迫反应及氧化胁迫相关基因表达的影响。【结果】drB0118突变导致菌株对NaCl和D-sorbitol胁迫的抗性降低;对氧化胁迫(H2O2)敏感;qRT-PCR分析显示,drB0118突变引起氧化胁迫抗性基因pod和oxyR分别下调4倍和10倍。【结论】D. radiodurans中drB0118参与了盐、渗透和氧化等多种非生物胁迫反应。     

辐射过程中耐辐射奇球菌蛋白酶变化的检测与分析

采用明胶和酪蛋白底物酶谱法以及荧光酪蛋白底物对紫外线以及γ射线辐射后恢复期耐辐射奇球菌R1(Deinococcus radiodurans R1,DRR1)的蛋白酶变化进行了检测。结果发现,DRR1存在高活性大分子量组成性表达蛋白酶,与Karlin等［16］提出的DRR1蛋白酶为预测高表达蛋白(PHX)的设想一致。DRR1包含大量分子量大于140kD 的明胶降解酶和分子量大于120kD的酪蛋白降解酶,其中活性最高的174kD明胶酶在经SDS变性处理后仍有较高活性,该蛋白酶在DRR1受紫外线辐射和电离辐射后恢复期的表达模式存在差异,在γ射线电离辐射过程中以及电离辐射后恢复的晚期活性较高。此外,还发现一些蛋白酶特异性由辐射所诱导,表明这些蛋白酶可能参与细胞信号通路中蛋白的顺序降解,也提示DRR1损伤修复过程中细胞内存在一个精确的蛋白酶系统。这些蛋白酶的表达与细胞的营养状态相关。同时对一株由本实验室从北京地区土壤中分离到的杆状耐辐射菌RR533.2的明胶和酪蛋白蛋白酶谱进行了测定,结果发现其蛋白酶谱与DRR1相类似。     

类胡萝卜素在耐辐射奇球菌辐射抗性中的作用

为研究耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中类胡萝卜素的生化合成基因及其在该细菌抗辐射机制中的生物学作用,通过有机溶剂提取及LC-MS技术分析了D. radiodurans所产类胡萝卜素物质的主要组分,运用PCR及基因同源重组技术,对该菌中类胡萝卜素生化合成途径的八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,crtB)及八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,crtI)基因进行了缺失突变,通过表型观察及HPLC定量分析突变株所产类胡萝卜素的组分变化确证突变株构建成功．野生株及crtB 与crtI基因缺失突变株对电离辐射和H₂O₂的敏感性差异比较分析显示,和野生株相比,两种突变株对不同剂量电离辐射和不同浓度H₂O₂的敏感性更强．crtB及crtI基因功能研究表明,这两个关键性合成基因的缺失,导致突变株不能催化合成类胡萝卜素生化合成途径中的重要中间体——番茄红素及一系列下游产物．通过λ原噬菌体紫外线诱导系统、电子自旋共振 (ESR)及DMPO自旋捕集技术,分别在体内和体外评价了其类胡萝卜素的抗氧化能力．结果表明,两种类胡萝卜素对超氧阴离子(O₂^·)及羟自由基(·OH)均表现出较强的清除作用．上述研究结果为探究D. radiodurans的类胡萝卜素合成基因和生物学功能,及类胡萝卜素在D. radiodurans抗辐射机制中的作用提供了新的直接实验证据．     

异常球菌属的分类及应用研究进展*

异常球菌属的菌株是一类对引起细胞致死效应的辐射有极强抵抗能力的细菌,这类菌株不形成内生孢子,细胞呈球形或杆状,不具运动性。1956年,Anderson从经过射线灭菌处理后的肉罐头中发现了第一个异常球菌属的菌株(Deinococcusradiodurans)R1,该菌已得到了较为广泛的研究,以期阐明其抗辐射机制。伴随着微生物分类技术的发展,异常球菌属菌株的分类地位经历了很大的变化。目前,该属已涵盖了20个有效发表种。也由于异常球菌属菌株耐受辐射的能力是大肠杆菌忍耐辐射能力的千倍之上,而使其应用     

Lon1蛋白酶参与耐辐射异常球菌高温胁迫及细胞分裂的功能研究

Lon是一类广泛存在于生物体内的蛋白水解酶,其通过水解受损及无用蛋白,防止蛋白聚集造成的细胞伤害,在胞内氨基酸周转再利用中发挥重要作用。极端微生物耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans R1)的超强非生物胁迫耐受性与其拥有功能强大的胞内蛋白质稳态系统密切相关。而Lon作为蛋白水解系统的重要组成部分,在耐辐射异常球菌中的功能分析还未见具体报导。因此本研究以耐辐射异常球菌Lon1蛋白酶为研究对象,分析其逆境胁迫下的功能。结果显示 lon1基因的转录受高温诱导,48℃高温胁迫蛋白组学分析显示,lon1的缺失使多个分子伴侣蛋白、参与膜功能和转运蛋白以及与DNA修复、转录调控、能量代谢等相关的蛋白表达量发生显著上调;lon1的缺失使5个参与细胞形态建成的蛋白表达量显著下调,电镜结果证实lon1缺失使细菌分裂异常,形成巨型细胞,细胞膜发生严重的损伤;非生物胁迫冲击实验发现,lon1的缺失使耐辐射异常球菌对0.2 mol/L NaCl以及48℃高温敏感。研究表明Lon1蛋白酶主要参与耐辐射异常球菌的细胞形态建成,并在适应高温等胁迫中发挥功能。     

耐辐射奇球菌的极端辐射抗性机制及其潜在利用

耐辐射奇球菌被誉为“地球上最顽强的细菌”,能够在超高剂量的电离辐射、长时间干旱以及外太空等极端环境中存活,其电离辐射耐受性为人类细胞的数千倍.研究表明,这种惊人的能力来源于耐辐射奇球菌所具有的超强DNA损伤修复能力以及多种高效抗氧化系统的协同作用,使其能够将同一个基因组中同时产生的高达100个以上的DNA双链断裂在数十小时内进行高效而精准的修复.因此,耐辐射奇球菌成为目前研究DNA损伤修复的重要模式生物之一.本文主要阐述了耐辐射奇球菌的起源、细胞结构特征、DNA双链断裂修复机制以及抗氧化系统,展现了其对于极端环境的适应机制,并对其在放疗和基础生物学研究、抗逆调控元件的开发以及放射性核素富集等领域的应用前景进行了展望.     

Specific Expansion of Protein Families in the Radioresistant Bacterium Deinococcus Radiodurans

Computer analysis of the complete genome of Deinococcus radioduransR1 reveals a number of protein families, which are over-represented in this organism, compared to most other bacteria with known genome sequences. These families include both previously characterized and uncharacterized proteins. Most of the families whose functions are known or could be predicted seem to be related to stress-response and elimination of damage products (cell-cleaning). The two most prominent family expansions are the Nudix (MutT) family of pyrophosphohydrolases and a previously unnoticed family of proteins related to Bacillus subtilisDinB that could possess a metal-dependent enzymatic activity whose exact nature remains to be determined. Several proteins of the expanded families, particularly the Nudix family, are fused to other domains and form multidomain proteins that are so far unique for Deinococcus. The domain composition of some of these proteins indicates that they could be involved in novel DNA-repair pathways. Such unique proteins are good targets for knock-out and gene expression studies, which are aimed to shed light on the unusual features of this interesting10.6pt bacterium.     

The plasmids of Deinococcus spp. and the cloning and restriction mapping of the D. radiophilus plasmid pUE1

Plasmids were found in strains representing all four species of the genus Deinococcus viz. D. radiodurans, D. radiopugnans, D. radiophilus and D. proteolyticus but were not found in the most intensively-investigated strain of the genus, D. radiodurans R1. Their sizes were calculated from electron micrographs. D. radiophilus yielded three size classes of plasmid while D. radiodurans Sark, D. proteolyticus and D. radiopugnans each yielded two. Attempts to cure D. radiophilus and D. radiodurans Sark of any of their plasmids, using a variety of methods, were unsuccessful. A 10.8 kbase pair (kb) plasmid from D. radiophilus, pUE1, was cloned into the PstI site of pAT153 and propagated in Escherichia coli HB101. The recombinant plasmid, pUE109 was subjected to single and double digestion with various restriction endonucleases and its restriction map constructed. The resistance of E. coli HB101 to ultraviolet radiation was not increased when pUE109 was introduced into it. Attempts to transform D. radiodurans with pUE109 failed to detect tetracycline-resistant transformants.     

酒鬼酒酿造环境异常球菌属菌株的生物学特征及系统发育分析

研究对分离自馥郁香型白酒酒鬼酒制曲和发酵车间空气的8株异常球菌属(Deinococcus)菌株的特征及系统发育分析进行研究。采用添加体积分数10%酒鬼酒混合浸汁的营养琼脂培养基分离,挑选并纯化与异常球菌属菌株表型相似的菌株,考察其相关生理生化特征,并进行基于16S rRNA基因序列的系统发育分析。通过表型特点筛选,得到23株异常球菌属疑似菌株。系统发育分析表明,23株菌株中有8株属于异常球菌属,归属于该属的4个种(D.radiotolerans、D.daejeonensis、D.ficus和D.yunweiensis)。形态观察和生理生化实验表明,这些异常球菌属菌株在内生孢子、革兰染色、过氧化氢酶实验、生长温度范围、生长pH范围、多聚物水解等特征方面,与它们系统发育关系最为密切的典型菌株之间存在不同程度的差异。     

西沙群岛草海桐的抗逆生物学特性

热带珊瑚岛由于光照强、季节性干旱明显、土壤贫瘠、保水能力差而少有植物生长。草海桐(Scaevola sericea)是一种典型的热带滨海植物,是西沙群岛珊瑚岛植被中的主要建群种,在海岛和海岸带防风固沙及植被生态恢复等方面发挥着重要作用。该研究对西沙群岛自然环境下草海桐的形态解剖学特征、抗氧化能力、抗逆性物质含量及营养元素含量等进行了研究。结果表明:草海桐具有阳生性植物特征,叶片及上表皮厚、气孔密度小、导管直径及水力导管直径大,有利于其适应珊瑚岛干旱环境; 其体内的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性与其他受胁迫植物相比较要高,脱落酸含量也较高,表明草海桐对珊瑚岛环境具有较强的适应性及抗逆性; 其根际土壤养分含量偏低,但植物体内营养元素含量却较高,表明草海桐对土壤养分的利用效率高。这说明草海桐能够很好地适应干旱、贫瘠的珊瑚砂环境,具有较强的抗逆及适应能力。     

西沙群岛银毛树(Tournefortia argentea)的生态生物学特性

银毛树(Tournefortia argentea)为紫草科紫丹属常绿小乔木或灌木,是东半球热带海岸和海岛常见的先锋植物,具有重要的生态价值、观赏价值和食用价值。为掌握银毛树对热带珊瑚岛环境的生态适应机理,为其保护和开发利用提供基础资料,该研究以西沙群岛东岛自然生长的银毛树为对象,对其形态解剖结构、生理学特征、叶片营养元素和根际土壤的理化性质等进行了分析。结果表明:(1)银毛树具有叶表面气孔密度低、比叶面积小、海绵组织发达、枝条的空腔比高等特点,有较好的储水抗旱能力。(2)银毛树叶片表面有厚密白色绢毛覆盖,可以反射强光、降低水分散失,有利于其适应强光和干旱环境。(3)银毛树叶片的脯氨酸含量较高,能够很好地抵抗渗透胁迫,为细胞提供良好的生存环境。(4)银毛树生长的土壤呈强碱性,养分和水分含量较低,但其叶片营养元素含量正常,表明其对土壤养分的利用率高,能够很好地适应瘠薄的土壤环境。(5)银毛树木质部密度低,枝干脆弱易折,可防止被大台风连根拔起,同时枝干含水丰富,有利于其抵抗台风及树冠的快速恢复。因此,银毛树能较好适应干旱、强光和瘠薄的滨海沙滩环境,在热带珊瑚岛(礁)或滨海地区防风固沙及植被恢复方面有较好的应用前景。     

菌剂施用对高温胁迫下芒萁光合与抗逆生理特性的影响

为研究纳豆芽孢杆菌菌剂对芒萁耐热能力的影响,该研究测定了不同温度和不同肥料处理下当年生芒萁的光合和抗高温生理指标.结果表明:(1)温度和肥料都能显著影响芒萁的光合和抗高温生理(P＜0.05).(2)温度升至45℃时,芒萁叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素含量均显著降低(P＜0.05),高温胁迫对芒萁光合生理的抑制属于非气孔限制;为抵御高温胁迫,芒萁的超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性、脯氨酸、丙二醛含量和相对电导率显著升高(P＜0.05).(3)与对照组和有机肥组相比,菌剂显著提高了芒萁叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量以及过氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性,降低了胞间CO2浓度、丙二醛含量和相对电导率(P＜0.05).(4)使用主成分分析与隶属函数法相结合的评价方法综合评价了芒萁抗高温能力,发现菌剂添加的有机肥施用下芒萁的抗高温能力得分更高.综上认为,芒萁具有一定的抗高温性,能根据不同胁迫环境选择性地诱导抗逆生理活动来适应高温环境;纳豆芽孢杆菌菌剂可缓解高温胁迫对芒萁光合作用的抑制,诱导抗氧化酶活性的提高以缓解细胞的损伤,减轻渗透调节的压力,有效提高芒萁对高温胁迫的抵抗能力.该研究结果对南方红壤侵蚀区及类似区域的生态修复和水土保持具有一定意义.     

Physiological and phylogenetic study of an ammonium-oxidizing culture at high nitrite concentrations

Oxidation of high-strength ammonium wastewater can lead to exceptionally high nitrite concentrations; therefore, the effect of high nitrite concentration (> 400 mM) was studied using an ammonium-oxidizing enrichment culture in a batch reactor. Ammonium was fed to the reactor in portions of 40-150 mM until ammonium oxidation rates decreased and finally stopped. Activity was restored by replacing half of the medium, while biomass was retained by a membrane. The ammonium-oxidizing population obtained was able to oxidize ammonium at nitrite concentrations of up to 500 mM. The maximum specific oxidation activity of the culture in batch test was about 0.040 mmol O(2)g(-1)proteinmin(-1) and the K(s) value was 1.5 mM ammonium. In these tests, half of the maximum oxidation activity was still present at a concentration of 600 mM nitrite and approximately 10% residual activity could still be measured at 1200 mM nitrite (pH 7.4), or as a free nitrous acid (FNA) concentration of 6.6 mg l(-1). Additional experiments showed that the inhibition was caused by nitrite and not by the high sodium chloride concentration of the medium. The added ammonium was mainly converted into nitrite and no nitrite oxidation was observed. In addition, gaseous nitrogen compounds were detected and mass balance calculations revealed a nitrogen loss of approximately 20% using this system. Phylogenetic analyses of 16S rRNA and ammonium monooxygenase (amoA) genes of the obtained enrichment culture showed that ammonium-oxidizing bacteria of the Nitrosomonas europaea/Nitrosococcus mobilis cluster dominated the two clone libraries. Approximately 25% of the 16S rRNA clones showed a similarity of 92% to Deinococcus-like organisms. Specific fluorescence in situ hybridization (FISH) probes confirmed that these microbes comprised 10-20% of the microbial community in the enrichment. The Deinococcus-like organisms were located around the Nitrosomonas clusters, but their role in the community is currently unresolved.     

大吊竹和流苏梨藤竹分子辅助鉴定及形态补充描述（附表）

完整的形态特征是物种分类的重要依据。大吊竹(Melocalamus scandens Hsueh & C. M. Hui)和流苏梨藤竹[M. compactiflorus var. fimbriatus(Hsueh & C. M. Hui)D. Z. Li & Z. H. Guo]为云南特有种,目前,大吊竹的繁殖器官形态尚未见报道,并且根据野外调查与文献考证,发现在原始文献中两竹种的营养器官描述不完善。该研究基于广泛的野外调查,利用超级条形码质体基因组和核核糖体(nrDNA)序列构建系统发育树,对野外采集个体进行辅助鉴定,在此基础上补充大吊竹的繁殖器官特征,并完善箨舌、叶耳以及叶舌特征,增补流苏梨藤竹箨耳、叶耳和叶舌的形态信息。结果表明:(1)基于nrDNA序列的系统发育分析显示,大吊竹和流苏梨藤竹分别形成高支持率的单系分支,而在基于质体基因组的系统发育树中,上述2种个体为多系,其原因可能是该类群中存在不完全谱系分选。(2)大吊竹形态补充描述如下:箨舌全缘或齿状; 叶耳小或缺失,具繸毛; 叶舌上缘具纤毛; 假小穗多枚簇生于节上; 小穗具花 4～6朵,顶端小花不育; 颖 2～4; 外稃光滑,具15脉; 内稃先端微裂,背部具2脊,脊上覆白色纤毛; 鳞被3; 雄蕊6; 子房卵圆形,花柱1,柱头3,白色羽毛状。(3)流苏梨藤竹形态补充描述如下:箨耳线状或缺失; 箨舌显著,先端具长流苏状刚毛; 叶耳线形或缺失; 叶舌显著,上缘具长纤毛,后脱落呈齿状。该研究证实综合利用质体基因组和nrDNA序列在梨藤竹属物种鉴定中具有一定可行性; 对花序和营养器官形态的补充描述,也为大吊竹和流苏梨藤竹的准确鉴定提供了更全面的分类学依据。