寡氧单胞菌中CRISPR位点的分析

对寡氧单胞菌基因组中的CRISPR位点进行生物信息学分析。CRISPRdb数据库中公布的和NCBI上下载的共26株寡氧单胞菌的基因组序列,分析其CRISPR位点的分布情况、重复序列、间隔序列以及间隔序列和噬菌体序列数量之间的关系。共发现15个确定的CRISPR结构和132个可疑的CRISPR,不同菌株CRISPR结构中的重复序列具有较强的保守性。间隔序列的靶向基因主要来自细菌的基因组,说明寡氧单胞菌CRISPR的的进化与其他细菌基因有关。此外,间隔序列与前噬菌体数量之间的负相关关系,说明CRISPR能阻止噬菌体的入侵。寡氧单胞菌CRISPR位点的分析为进一步研究耐药性及基因组稳定性奠定了基础。     

醋酸菌多相分类研究进展

醋酸菌是一大群革兰氏染色阴性、绝对好氧的细菌的总称, 能将乙醇或糖类不完全氧化为有机酸。醋酸菌的分类在近30年经历了很大变化, 早期的分类系统主要以表型和生化特征为基础。如今, 大多采用结合表型、化学分类法和基因型数据的多相分类法对醋酸菌进行分类。本文综述了醋酸菌的多相分类研究进展, 主要介绍了醋酸菌的现行分类情况及表型分类、化学分类和基因分型等方法在醋酸菌分类中的应用。     

沙门氏菌CRISPR位点的结构特征比较

成簇规律间隔的短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR),是存在于多数细菌和古菌中的遗传结构,能够有效防御外源DNA的入侵(质粒、噬菌体等),进而防御外源基因的水平转移。【目的】本研究以沙门氏菌属中常见的鸡伤寒沙门氏菌(Salmonella gallinarum)、鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)、猪霍乱沙门氏菌(Salmonella choleraesuis)以及肠炎沙门氏菌(salmonella enteritidis)等30个菌株为研究对象。探索CRISPR位点在不同沙门氏菌种中的结构差异。【方法】通过生物信息学的方法比较间隔序列与插入序列的同源性以及CRISPR位点与质粒数量关系。【结果】30株沙门氏菌中均存在CRISPR结构,包括CRISPR位点61个以及可疑位点12个。重复序列和cas1基因均不能作为这4类细菌的分类依据。【结论】虽然我们发现CRISPR位点数量与间隔区数量和质粒数量之间均不存在统计学关系,但间隔序列整合子、耐药基因等移动遗传原件具有一定的同源性,说明沙门氏菌在进化过程中不断受外源基因的侵袭。     

细菌比较基因组学和进化基因组学

通过比较不同细菌基因组间差异性与相似性,进而深入研究其分子机理,最终与其表型特征联系起来,是为比较基因组学;不同细菌经过长期进化,其基因组在结构与功能上存在着明显的分化,并构成表型进化的遗传基础,大量细菌全基因组测序的完成,细菌进化基因组学应运而生;以比较基因组学为研究手段,细菌进化基因组学可从基因组水平深入认识物种分化、生境适应、毒力进化、耐药性产生蔓延等表型进化过程。     

产甲烷古菌中CRISPR簇的研究

【目的】通过对51个产甲烷古菌基因组中成簇的规律间隔短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)的组成和来源进行研究,推测产甲烷古菌与环境中其他微生物的物质交换和相互作用,在基因组水平上阐述产甲烷古菌之间的遗传差异。【方法】利用CRISPRdb和CRISPRFinder,找出产甲烷古菌基因组中所有潜在的CRISPR簇。对CRISPR簇的基本组成部分进行分析:利用BLASTCLUST对重复序列(Repeat)进行分类;分别将间隔序列(Spacer)与Refseq病毒基因组、Refseq质粒基因组和Refseq产甲烷古菌基因组进行比对,从而获得间隔序列的物种来源和功能信息的注释。【结果】在51个产甲烷古菌中共找到了196个CRISPR簇,这些CRISPR簇中包含了总共4 355条间隔序列。在这些产甲烷古菌中,CRISPR簇的分布是不均匀的,且每个物种的间隔序列数量与其CRISPR簇数量是不成正比的。在对重复序列进行分类之后,发现Mclu1是分布最广且最具代表性的一类重复序列。在4 355条间隔序列中有388条具有物种注释信息,266条具有功能注释信息。从CRISPR簇间隔序列的来源来看,产甲烷古菌曾受到来自Poxiviridae、Siphoviridae以及Myoviridae属病毒的攻击,并且产甲烷古菌之间存在比较广泛的遗传物质交换。【结论】产甲烷古菌基因组中的CRISPR簇在组成和来源上存在较大的差异,这些差异与它们的生存环境有较大的关系。从CRISPR簇的角度阐述了产甲烷古菌之间基因组序列的差异。     

CRISPR在细菌分型和进化中的研究进展

规律成簇的间隔的短回文重复序列（CRISPR）是近年发现的一类存在于古细菌和细菌基因组内的结构,该结构可以使细菌获得对外源DNA如质粒和噬菌体的免疫,同时由于其结构的多态性,也可作为细菌分型和进化研究的位点。简要综述了CRSIPR系统的基本结构,及其在分型和进化应用方面的研究进展。     

志贺菌CRISPR的检测及其与耐药的关系

【目的】检测志贺菌成簇规律间隔的短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR),并分析其与志贺菌耐药的关系。【方法】根据CRISPR DB数据库公布的志贺菌确定的CRISPR结构序列CRISPR-S2、CRISPR-S4和可能的CRISPR结构序列CRISPR-S1、CRISPR-S3设计四对引物,对60株志贺菌进行PCR扩增。采用CRISPR Finder分析CRISPR,采用改良K-B药敏纸片法检测志贺菌耐药情况,并分析CRISPR-S4与耐药的关系。【结果】确定的CRISPR结构的总阳性率为95%,四个CRISPR位点组成12种CRISPR谱型(A-L),除K型外均含确定的CRISPR结构,新发现1种重复序列和12种间隔序列。60株志贺菌的多重耐药率为53.33%。CRISPR-S4阳性菌株与阴性菌株之间,耐药的分布差异无统计学意义,但多重耐药菌株和耐TE菌株CRISPR-S4的重复序列多为R4.1,其3’末端缺失碱基AC;多重耐药菌株CRISPR-S4的间隔序列多为Sp5.1、Sp6.1和Sp7。【结论】CRISPR在志贺菌中广泛分布。CRISPR重复序列的变异和间隔序列的多样性可能与志贺菌耐药有关。     

炭疽芽胞杆菌中CRISPR位点

【目的】考察炭疽芽胞杆菌中规律成簇的间隔短回文序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)位点多态性情况及基于CRISPR位点多态性的分子分型方法是否在炭疽芽胞杆菌分型中适用。【方法】下载NCBI数据库中6株炭疽芽胞杆菌基因组并截取其中CRISPR位点片段序列。根据炭疽芽胞杆菌内CRISPR位点信息,设计相关引物,以193株炭疽芽胞杆菌基因组为模板PCR扩增CRISPR位点片段,测序。本地Blast比对截取序列及测序结果,查看CRISPR位点在炭疽芽胞杆菌中的多态性情况,并比较炭疽芽胞杆菌与蜡样芽胞杆菌和苏云金芽胞杆菌内CRISPR位点情况。【结果】炭疽芽胞杆菌内CRISPR位点不存在多态性。【结论】基于CRISPR位点多态性的分子分型方法不适用于炭疽芽胞杆菌分型,但可以用于区分炭疽芽胞杆菌与蜡样芽胞杆菌和苏云金芽胞杆菌。     

云芝全基因组SSR位点分布及比较分析

本研究采用生物信息学方法统计分析了云芝基因组中SSR位点的数量、分布及频率等信息,对云芝基因组中含SSR的基因进行了功能注释,与其他5种伞菌纲真菌(双孢蘑菇、黑管孔菌、红缘拟层孔菌、金针菇和鲜红密孔菌)基因组进行了比较。结果发现云芝基因组中共有1 224个SSR位点,相对丰度为27个/Mb,三核苷酸重复类型分布最频繁。其中编码基因序列中包含299个SSR,仅次于基因间区,但是在非编译区、基因间区和内含子中SSR分布更加频繁。通过与nr数据库比对,485个含SSR的基因获得注释,其中115个基因通过GO注释到分子功能、生物进程及细胞组分3类中,108个基因通过KEGG注释到新陈代谢、遗传信息处理、细胞过程和环境信息处理4类中。设计58对引物主要用于物种鉴定,另外23对引物主要用于活性物质代谢研究和辅助育种。与其他伞菌纲真菌相比,云芝所含SSR的数量及相对丰度较低,并证明SSR数量与基因组大小无关,而某些特定的重复类型与GC含量有关。本研究为云芝的种群遗传学及进化研究奠定了理论基础。     

痢疾志贺氏菌亚群的比较基因组学研究与进化分析

利用大肠杆菌K12MG1655株全基因组ORFs和痢疾志贺氏菌A1型Sd51197株特异性ORFs探针制备的芯片,研究了痢疾志贺氏菌13个血清型代表株的基因组组成.结果显示,该血清群成员的基因组中包含有2654个保守的源于大肠杆菌ORFs;共同缺失了219个涉及前噬菌体基因、分子伴侣、特异性O抗原合成等大肠杆菌原有的基因;并通过水平转移获得了一些特异性基因,如Ⅱ型分泌系统相关组分、铁转运相关因子等.根据基因组组成所作的进化树,发现A1,A2,A8和A10这四型菌与其他痢疾志贺氏菌亲源关系较远.研究所得结果为进一步深入探索痢疾志贺氏菌的生理过程、致病性和进化奠定了基础.     

CRISPR/Cas基因组编辑技术在乳酸菌中的应用及研究展望

乳酸菌是一类重要的食品工业微生物,目前对其功能基因鉴定和挖掘优良功能基因主要依赖于传统的基因同源重组技术,该技术尽管有较高的可靠性,但是存在操作繁琐、效率低下等不足,严重制约了乳酸菌优良菌株的遗传选育。CRISPR/Cas基因编辑技术极大提升了对多物种基因组的编辑效率,这为乳酸菌功能基因的快速鉴定及遗传改良提供了可能,但是现有的CRISPR/Cas基因编辑技术在乳酸菌的应用还存在诸多限制。本文综述了CRISPR/Cas基因编辑技术在乳酸菌基因组上的应用现状及亟待解决的问题,并展望了乳酸菌基因组编辑技术的未来发展趋势,为乳酸菌功能基因鉴定及遗传改良提供参考。     

Collagenase in Stomach of Crown-of-thorns Starfish Acanthaster planci

Acetobacter pasteurianus strains IFO3283, SKU1108, and MSU10 were grown under acetic acid fermentation conditions, and their growth behavior was examined together with their capacity for acetic acid resistance and pellicle formation. In the fermentation process, the cells became aggregated and covered by amorphous materials in the late-log and stationary phases, but dispersed again in the second growth phase (due to overoxidation). The morphological change in the cells was accompanied by changes in sugar contents, which might be related to pellicle polysaccharide formation. To determine the relationship between pellicle formation and acetic acid resistance, a pellicle-forming R strain and a non-forming S strain were isolated, and their fermentation ability and acetic acid diffusion activity were compared. The results suggest that pellicle formation is directly related to acetic acid resistance ability, and thus is important to acetic acid fermentation in these A. pasteurianus strains.     

一株番茄表面着生醋酸菌的分离鉴定及产酸条件优化

醋酸菌是食醋酿造过程中的关键菌种,性能优良的菌种对于产品品质的提升意义重大。以分离自番茄表面的产醋酸菌为研究对象,通过生理生化指标鉴定、16S rRNA编码基因比对及系统发育树构建等方法对其种类进行鉴定,并通过单因素实验、正交实验对鉴定为醋酸菌的菌株进行培养条件优化。结果表明,所分离的3株醋酸生产菌中,BQ-1被鉴定为醋酸杆菌属(Acetobacteraceae),在以酵母粉为主要氮源,蔗糖为主要碳源的培养基中,其最高产酸量为1823 g·L-1。由于该菌株在番茄表面具有很强的生长能力,因此有望应用于番茄果醋的酿造。     

Global Analysis of the Genes Involved in the Thermotolerance Mechanism of Thermotolerant Acetobacter tropicalis SKU1100

Acetobacter tropicalis SKU1100 is a thermotolerant acetic acid bacterium that grows even at 42 °C, a much higher temperature than the limit for the growth of mesophilic strains. To elucidate the mechanism underlying the thermotolerance of this strain, we attempted to identify the genes essential for growth at high temperature by transposon (Tn10) mutagenesis followed by gene or genome analysis. Among the 4,000 Tn10-inserted mutants obtained, 32 exhibited a growth phenotype comparable to that of the parent strain at 30 °C but not at higher temperatures. We identified the insertion site of Tn10 on the chromosomes of all the mutant strains by TAIL (Thermal Asymmetric Interlaced)-PCR, and found 24 genes responsible for thermotolerance. The results also revealed a partial overlap between the genes required for thermotolerance and those required for acetic acid resistance. In addition, the origin and role of these thermotolerant genes are discussed.     

醋酸菌耐酸机理及其群体感应研究新进展

醋酸菌(acetic acid bacteria,AAB)是一类严格好氧的革兰氏阴性细菌,因其乙醇氧化生成醋酸能力强、高耐醋酸等特性而成为食醋发酵的主要工业菌种。醋酸菌的耐酸性对于高酸度食醋生产具有重要意义。随着醋酸菌的蛋白组学及基因组学研究的深入,其糖代谢、蛋白质代谢、脂代谢及应激响应等分子机制或过程也得到更多的阐释;葡糖醋杆菌中有关群体感应系统的研究报道则为从信号通路角度探索醋酸菌的耐酸机制提供了新的思路,进而对于高耐酸醋酸菌的选育以及醋酸发酵工艺的优化具重要的参考意义。本文在简介蛋白组、基因组研究的基础上,着重综述醋酸菌群体感应的研究进展。     

中国落叶松-杨栅锈菌遗传多样性研究

采用SSR分子标记技术对采自全国19个地区、不同年份的落叶松-杨栅锈菌Melampsora larici-populina（简称MLP）36个单孢子堆菌系的遗传多样性和种群遗传结构进行了研究。用5对SSR多态性引物共检测到62个观察等位基因（Na）,有效等位基因数（Ne）为5.42–9.82,平均有效等位基因数为7.05。供试MLP样本在5个SSR位点上的多态性信息量（PIC）变化范围为0.64–0.89,平均值0.79。平均观察杂合度（Ho）、平均期望杂合度（He）分别为0.36和0.86,不同位点的S     

Development and mapping of SSR markers for maize

Microsatellite or simple sequence repeat (SSR) markers have wide applicability for genetic analysis in crop plant improvement strategies. The objectives of this project were to isolate, characterize, and map a comprehensive set of SSR markers for maize (Zea mays L.). We developed 1051 novel SSR markers for maize from microsatellite-enriched libraries and by identification of microsatellite-containing sequences in public and private databases. Three mapping populations were used to derive map positions for 978 of these markers. The main mapping population was the intermated B73 × Mo17 (IBM) population. In mapping this intermated recombinant inbred line population, we have contributed to development of a new high-resolution map resource for maize. The primer sequences, original sequence sources, data on polymorphisms across 11 inbred lines, and map positions have been integrated with information on other public SSR markers and released through MaizeDB at URL:www.agron.missouri.edu. The maize research community now has the most detailed and comprehensive SSR marker set of any plant species.     

Growth of yeasts, lactic and acetic acid bacteria in palm wine during tapping and fermentation from felled oil palm (Elaeis guineensis) in Ghana

AIM: To investigate the microbiological and biochemical changes which occur in palm wine during the tapping of felled oil palm trees. METHODS AND RESUlts: Microbiological and biochemical contents of palm wine were determined during the tapping of felled oil palm trees for 5 weeks and also during the storage. Saccharomyces cerevisiae dominated the yeast biota and was the only species isolated in the mature samples. Lactobacillus plantarum and Leuconostoc mesenteroides were the dominated lactic acid bacteria, whilst acetic acid bacteria were isolated only after the third day when levels of alcohol had become substantial. The pH, lactic and acetic acid concentrations during the tapping were among 3.5-4.0%, 0.1-0.3% and 0.2-0.4% respectively, whilst the alcohol contents of samples collected within the day were between 1.4% and 2.82%; palm wine which had accumulated over night, 3.24% to 4.75%; and palm wine held for 24 h, over 7.0%. CONCLUSION: Accumulation of alcohol in palm wine occurs in three stages during the tapping and marketing with the concurrent lactic and acetic acid fermentation taking place as well. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: Yeasts, lactic and acetic acid bacteria are all important in the fermentation of palm wine and influence the composition of the product.