寡营养细菌及其在环境科学中的应用

寡营养细菌是生存在寡营养环境中的一类细菌,其多样性与生物量在整个生物圈组成中都具有较大的优势,因而在生物地球化学循环中发挥着重要作用.从20世纪80年代开始,寡营养细菌在自然或人为环境中的寡营养机制、对饥饿的生理反应以及在生态系统中的作用一直是微生物生态学研究的前沿领域之一,其理论价值与应用前景已受到各国微生物生态学家与环境科学家们的广泛重视.本文综述了寡营养细菌的基本概念、营养类型、生理生态特性、可能的寡营养机制、主要研究方法以及在医学细菌检测和环境重金属监测中的应用等,并指出了寡营养细菌在环境科学中的应用前景.     

改良PCA培养基检测鸡肉胴体中的污染细菌

通过添加鸡肉浸液改良经典PCA培养基获得模拟鸡肉营养条件的近自然的CEA培养基,用于检测鸡肉中对营养要求苛刻的污染细菌。根据添加不同浓度的新鲜鸡肉浸液所获得菌落总数的变化获得最佳添加浓度,并利用生化特性及16SrRNA序列对仅生长于CEA培养基的细菌进行了鉴定。在CEA培养基上获得的细菌数量和多样性都显著高于PCA培养基(P0.05),且分离到3株无法在PCA培养基上生长的细菌,经鉴定其与Enterococcus faecalis、Rothia mucllaginosa,Staphylococcus saprophyticus subsp.saprophyticus的相似性分别为99%、96%、99%。E.faecalis因产生生物胺而被认为是肉品中的腐败菌,后两者则均是条件致病菌株,他们的存在对鸡肉产品的安全可能造成隐患。该方法中的近自然培养法能提高对微生物数量和种类的检测灵敏度,特别适于对营养要求苛刻的污染细菌的检出。     

一种快速检测分离溶藻细菌方法的初探

传统的细菌培养基对铜绿微囊藻具有毒性作用。会大大影响溶藻细菌的筛选效率和准确性。通过基本培养基各成分对铜绿微囊藻DS的作用研究发现,培养基中的葡萄糖成分对藻有抑制作用,并且这种抑制作用与培养基中的葡萄糖浓度密切相关,当培养基中葡萄糖的浓度在0．1～0．4g/L时,藻细胞生长受到抑制,当用柠檬酸三钠取代葡萄糖后,铜绿微囊藻在改良后的培养基中生长正常,与对照组相比无显著性差异(P＜0．05)。用改良的培养基富集水样中的溶藻微生物,并用此培养液直接感染宿主藻,一周内即可初步快速检测是否含有溶藻细菌。此种方法既排除了培养基的干扰因素,又迅速增加了溶藻细菌的生物量,并可大量收集细菌分泌的胞外物质,为溶藻细菌尤其以分泌物质溶藻的细菌的初步筛选提供了一条快捷、有效的途径。     

一种快速检测分离溶藻细菌方法的初探

传统的细菌培养基对铜绿微囊藻具有毒性作用。会大大影响溶藻细菌的筛选效率和准确性。通过基本培养基各成分对铜绿微囊藻DS的作用研究发现,培养基中的葡萄糖成分对藻有抑制作用,并且这种抑制作用与培养基中的葡萄糖浓度密切相关,当培养基中葡萄糖的浓度在0．1～0．4g/L时,藻细胞生长受到抑制,当用柠檬酸三钠取代葡萄糖后,铜绿微囊藻在改良后的培养基中生长正常,与对照组相比无显著性差异(P＜0．05)。用改良的培养基富集水样中的溶藻微生物,并用此培养液直接感染宿主藻,一周内即可初步快速检测是否含有溶藻细菌。此种方法既排除了培养基的干扰因素,又迅速增加了溶藻细菌的生物量,并可大量收集细菌分泌的胞外物质,为溶藻细菌尤其以分泌物质溶藻的细菌的初步筛选提供了一条快捷、有效的途径。     

一份南海深海沉积物样品中可培养细菌的多样性

海洋沉积环境蕴含丰富的微生物资源。对深海难培养微生物的分离培养,不仅有利于深海微生物资源的挖掘与利用,也有利于对深海微生物学的研究。本研究采用多种培养基分离获得细菌菌株纯培养,并通过16S r RNA基因序列鉴定,对我国南海海域1个4 000 m水深的深海表层沉积物样品的可培养细菌多样性进行初探。共设计23种分离培养基,经过选择性分离培养最终获得612株细菌菌株,分别隶属于厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的9目10科27个属级类群,可培养优势类群为厚壁菌门,占所有分离物种数量的85.8%,包含13个16S rRNA基因序列相似性低于98%的潜在新物种。海洋琼脂类培养基适合培养不同种类的海洋细菌类群,放线菌选择性分离类合成培养基对放线菌类群的分离效果较好。最终获得一些与具有产抗生素、细胞毒素、高效酶活、耐受不良环境、降解污染物等特殊功能微生物相近的菌株。研究结果表明,该深海沉积物样品的可培养微生物资源、潜在新物种和微生物生理特性丰富多样,研究深海环境难培养微生物的分离策略及其微生物适应生理特性对研究极端环境微生物打下了基础。     

95例肺炎支原体快速液体培养阳性标本分析

目的:采用巢式PCR法(nPCR)及全自动微生物鉴定仪对肺炎支原体(MP)快速液体培养阳性标本进行分析,探讨MP快速培养假阳性情况及原因.方法:收集95例MP快速液体培养阳性标本,巢式PCR检测MP核酸,用全自动微生物鉴定仪检测导致培养假阳性的微生物.结果:95例MP快速液体培养阳性标本中,90例巢式PCR结果阴性,假阳性率94.7%;经全自动细菌鉴定仪鉴定,97.8%为真菌所致.结论:普通的敏感细菌在MP快速液体鉴定培养基中可以被有效抑制;真菌是引起的快速培养假阳性的主要原因.     

新世纪微生物学者的一项重要任务——未培养微生物的分离培养

扼要介绍近年来有关分离培养未培养的微生物 (Unculturablemicroorganisms)、扩大生态环境微生物多样性的认识等方面取得的重要进展。首先 ,是采用非常规的 ,甚至认为有毒性的电子传递物质 ,获得了多种新生理型(physiotypes)的纯种微生物。另外 ,在多种生态域中分离出非同寻常的微生物 ,扩大了这些生境微生物的多样性的视野 ,如普遍存在于大洋的浮游细菌SAR11类群 ,其微小菌体呈半月形 ,在海水中细菌浓度可达 (10⁵～10⁶) mL ,基因组估计为 1.54Mb。更值得注意的是从极端高温环境分离的嗜热纳米古细菌属 (Nanoarchaeota) ,其基因组仅有500kb ,是已知原核生物的最小者。应重视的是在分离这些多样性微生物的过程中所发展的新型培养技术 ,如微滴胶囊化法和扩散小室法都是具有革命性的方法 ,既有通用性 ,又无需昂贵设备 ,对今后这一领域的发展将起重要推动作用     

寡营养细菌及其生态作用和应用的研究进展

寡营养细菌是自然环境中特别是在寡营养环境中广泛分布的一种细菌,对寡营养生态环境起着至关重要的作用。近年来,随着分子生物学技术的飞速发展,寡营养细菌开始被广泛深入的研究。其分离培养技术,细菌形态特征,在生态中的作用和应用是目前微生物领域和环境科学领域的前沿课题,本文对这几个方面近年来的研究状况进行了综述,并展望了未来的发展趋势。     

一株嗜麦芽寡养单胞菌的分离及其生物学特性

近年来,基于高通量测序技术对植物根际土壤微生物菌群结构的测定结果表明,土壤中绝大多数微生物难以通过传统的富营养培养基实现培养和分离。为进一步探索分离土壤中寡营养微生物的方法,结合多种培养因素,以土壤浸出液为基础培养基设计寡营养培养基分离土壤细菌菌株。并通过菌株的细胞形态、生理生化特征、16S rRNA和gyrB基因序列等对其中一株菌进行鉴定,同时对其蛋白酶与铁载体的产生能力进行检测以评价其在植物根际促生方面的应用潜力。利用土壤浸出液做培养基是有效分离土壤寡营养细菌的方法 ;编号为S35的菌株鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia),具有蛋白酶和铁载体产生能力。采用的寡营养培养基可以分离获得在富营养培养基上不易分离的细菌,得到S. maltophilia S35菌株在植物促生方面具有一定的应用潜力。     

马里亚纳海沟沉积物可培养异养细菌的多样性及其DMSP降解能力

【目的】马里亚纳海沟是地球上最深的海沟,具有超高静水压力、低温、无光等生境特征,蕴含独特的微生物资源。二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulphoniopropionate,DMSP)是海洋环境中最丰富的有机硫分子之一,海洋异养微生物可裂解DMSP产生"冷室气体"二甲基硫(dimethyl sulfide,DMS),在全球硫循环和气候变化中发挥着重要作用。本研究对马里亚纳海沟沉积物异养细菌进行分离鉴定,并研究其DMSP降解能力,为阐明深渊微生物的生命过程提供独特的微生物资源。【方法】本文以马里亚纳海沟5个站位的沉积物为研究对象,利用3种常规异养菌培养基(2216E、R2A和TCBS)及2种异养菌富集培养基(TCBS肉汤和碱性蛋白胨水)在4°C、16°C和28°C下进行细菌分离培养,通过16Sr RNA基因测序鉴定其分类地位,并对代表菌株进行DMSP降解能力检测。【结果】共分离鉴定异养细菌1057株,分属于4个门、7个纲和76个属。γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)为优势菌群,占据可培养异养细菌总数的61.4%,假单胞菌属(Pseudomonas)和盐单胞菌属(Halomonas)为主要的优势属;变形菌门(Proteobacteria)相对丰度在沉积物各层样品中均占绝对优势。厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度深层高于表层。碱性蛋白胨水和TCBS肉汤培养基分别对放线菌纲(Actinobacteria)和芽孢杆菌纲(Bacilli)具有更好的选择性;101株细菌与其最相似物种的16S rRNA基因相似度小于98.65%,为潜在新分类单元。本文进一步选取134株异养细菌进行DMSP降解能力测定,发现52株(38.8%)具DMSP裂解活性。【结论】马里亚纳海沟沉积物中可培养细菌及DMSP降解菌株均具有较高的多样性,我们的研究为进一步开展深渊微生物生命过程研究提供了宝贵的微生物资源。     

CAS平板覆盖法检测氢氧化细菌铁载体

【目的】用CAS平板覆盖法检测氢氧化细菌铁载体,解决通用CAS琼脂平板法中十六烷基三甲基溴化铵对真菌和某些细菌的生长抑制问题。【方法】将改良的CAS检测培养基覆盖在长满菌落的无铁培养基上,生长抑制问题因微生物未与十六烷基三甲基溴化铵直接接触而解决。【结果】3株氢氧化细菌SDW-5、SDW-9和AaP-13均能产生单菌落,加入CAS检测培养基1 h后,菌落周围产生明显的铁载体晕圈。【结论】本方法成功解决了生长抑制问题,可以作为检测微生物铁载体的通用方法。     

薄荷根内生及根际细菌多样性探究

采用传统的培养方法和基于分子生物学技术的非培养方法对我国常用中药之一的薄荷植物的根内生及根际细菌进行研究,从而了解其中细菌群落的多样性。对分离得到的细菌菌株进行16S rDNA扩增和系统发育分析,结果表明,利用培养方法与非培养方法分离得到薄荷根内生细菌及根际细菌一些共有的细菌种类,但前者优势种群为g-变形杆菌,后者优势种群为芽孢杆菌,说明土壤细菌,特别是根际细菌是植物内生细菌的重要来源,但植物对其内生细菌具有选择压。首次报道了薄荷根内和根际具有丰富的微生物群落多样性,为进一步探索植物根系微生态环境中微生物群落的形成和生态功能提供了基础信息。在今后探讨植物与微生物相互作用关系时,有必要考虑土壤环境,特别是根际对其的影响的同时,更加重视植物与其相关联的细菌种类的选择作用。     

马里亚纳海沟可培养水生细菌的多样性

【目的】马里亚纳海沟是地球表面最深的海沟,环境极端多样,如高压、低温及无光,拥有独特的微生物资源。本研究旨在探究马里亚纳海沟不同深度水生细菌形态特征并挖掘可培养细菌资源。【方法】采集马里亚纳海沟7个层位海水(2–8727 m),利用原子力显微镜与扫描电镜观察水生微生物的形态特征;采用2种常规培养基(1/5×2216E和1/30×2216E)及6种选择性培养基(有机碳氮组合),结合切向流与高压富集培养进行水生细菌分离与鉴定。【结果】从不同深度水样中发现多种大小不一的细菌类群(130 nm–1.5μm),以球菌和杆菌为主。在表层水体中常见颗粒附着的细菌,在深层水体中常见自由游动的细菌。共鉴定365株可培养水生细菌,隶属于3个门、31个属与56个种。γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)是绝对优势类群(占据可培养细菌总数的62.7%),相对丰度在深层水体中高于浅层。交替单胞菌属(Alteromonas,21.8%)和亚硫酸杆菌属(Sulfitobacter,19.1%)是主要优势属,在浅层水体中占绝对优势。稀释的2216E与氨基酸培养基对海杆菌属的选择性更好,葡萄糖-甘露糖培养基与牛磺酸-乙醇酸培养基对稀有细菌的选择性更好。7株菌(5种)是潜在的新型细菌。此外,通过切向流富集培养与压力筛选培养分别分离得到70株(22属)可通过0.22-μm细菌(0.22-μm-passable bacteria)与33株(8属)耐压细菌。【结论】马里亚纳海沟不同深度水样中不同营养利用型细菌、可通过0.22-μm细菌与耐压细菌及其形态均具有丰富的多样性。本研究所获得的不同类型的细菌菌株为研究细菌在马里亚纳海沟中生物地球化学功能及其营养类型差异和高压适应机制奠定了菌株基础。     

海洋细菌生态学的若干前沿课题及其研究新进展

海洋细菌在海洋生态系统中的重要作用随着微食物环的提出被深入认识和充分肯定。本文概述了海洋细菌在微食物环中的重要生态作用及微食物环的研究进展,海洋细菌在碳的生物地球化学循环中的重要性,海洋细菌的活性及其群落结构与功能,分析了藻际环境特性和藻际微生物在赤潮多发海域的生态作用,提出了我国海洋细菌生态学研究的若干新思考与新任务,强调了基于"以菌治藻"的新理念,开展针对于赤潮灾害防除的"微食物环-赤潮-关键微生物菌群"耦合互作这一重要科学问题研究的必要性及紧迫性。     

非编码小RNA对细菌毒力及耐药性的调控作用研究进展

近年来的研究发现,细菌非编码小RNA (small non-coding RNA, sRNA)对其不同生理进程起到了重要的调控作用。随着大量sRNA被发现并鉴定,细菌sRNA的功能被逐步阐明,其可在转录后水平广泛调控细菌的生理代谢、毒力及耐药性等。本文综述了sRNA对细菌毒力和耐药性调控作用的研究进展,对揭示细菌转录后水平毒力及耐药性调控机制具有一定意义。     

还原亚硒酸盐产生红色单质硒光合细菌菌株的筛选与鉴定

从实验室保藏的光合细菌中筛选出一株对亚硒酸钠还原效率较高的菌株S3,其亚硒酸钠还原产物通过透射电子显微镜及EDX(Electron-Dispersive X-ray)分析确定为红色单质硒。菌株S3的形态学特征、生理生化特征及光合色素扫描结果与固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans)的特征基本一致;16S rDNA序列(GenBank登录号为DQ402051)在系统发育树中与固氮红细菌同属一个类群,序列同源性为99%。根据上述结果将菌株S3鉴定为固氮红细菌。初步研究了该菌株还原亚硒酸钠的特性,首次报道固氮红细菌具有还原亚硒酸盐产生红色单质硒的能力,为今后利用微生物方法治理环境中硒污染、利用微生物方法获得活性红色单质硒以及对微生物还原亚硒酸盐产生红色单质硒的机理研究奠定了良好的基础。     

细菌生物被膜检测方法的研究进展

细菌生物被膜(bacterial biofilm,BF)是细菌黏附于接触物表面,由细菌自身分泌的胞外基质包裹形成的多细胞微生物群体,是微生物界细菌普遍的生存状态。基于生物被膜的物理屏障作用和膜内特殊微环境,其具有多重耐药性以及较强的黏附性、抗吞噬性等特性,导致所致疾病迁延不愈,已成为医疗卫生领域的重大挑战。早期、快速、准确检测生物被膜形成对及时有效防治其感染性疾病至关重要。现从表型和基因型检测两个方面对细菌生物被膜检测方法作一综述。     

未培养微生物分离培养技术研究进展

自然环境中的微生物具有多样性高的特点,而99%的微生物使用传统的方法仍然是"不可培养的",并且能被培养的小部分微生物不能够代表微生态的多样性。因此,确定新的微生物物种和功能仍然是目前的重要任务。本文将综述基于调整培养基、考虑微生物间相互作用、捕获分离培养、高通量分离培养来分离培养微生物群体中的未培养微生物的方法,及功能性研究的进展情况。     

b型流感嗜血杆菌培养及细菌溶解产物制备工艺研究

目的研究b型流感嗜血杆菌(Haemophilus influenza type b,Hib)培养条件及细菌溶解产物制备工艺。方法比较Hib在传统培养基和改良培养基的生长情况,优化改良培养基在生物反应器中对Hib培养条件(p H值、温度、溶解氧等),研究最佳菌体细胞破碎方法及细菌溶解产物纯化制备工艺。结果改良培养基可代替传统培养基用于Hib的生产培养,且Hib在p H7.4、温度为36℃、溶解氧为25%的改良培养基中,生长迅速,菌体产量最高。高压匀浆破碎法的破碎效果明显优于超声波破碎法,破碎效果达到98%以上,纯化后的细菌溶解产物的多糖含量、总氮含量、蛋白质含量、核酸含量及细菌内毒素含量均符合《中华人民共和国药典》(三部)2010版中b型流感嗜血杆菌结合疫苗的质量标准。结论初步建立了b型流感嗜血杆菌培养及细菌溶解产物制备工艺。     

无菌动物无菌检测的探讨

近年来,肠道微生物在人类的健康和疾病中的应用受到了广泛关注。无菌动物在肠道微生态中的模型应用越来越广泛,为人类的生理、病理研究提供了非常有效的研究工具。为保证实验动物的质量,必须对无菌动物频繁的进行无菌检测。但无菌检测受到诸多因素的干扰。目前传统的检测方法主要是细菌、真菌培养及革兰染色镜检。随着高通量测序的发展,现在新增了一种分子生物学检测技术(PCR),利用16S rRNA进行细菌的鉴定。但这些方法都存在一定的局限性。本文将对这些方法的利弊及影响因素进行简要探讨。