一株路德维希肠杆菌的筛选及其对3-苯氧基苯甲酸的降解特性分析

【目的】3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid,3-PBA)的消除是解决拟除虫菊酯类农药污染的关键,目的是从受拟除虫菊酯类农药污染植物根系土壤中分离出3-PBA高效降解菌株。【方法】采用富集驯化、筛选纯化方法,以3-PBA为唯一碳源、能源筛选3-PBA降解菌株;菌株鉴定采用形态、生理生化和16S r RNA序列分析法;并研究其生长降解动力学特性,最后采用Box-Behnken响应面分析确定最佳降解条件。【结果】从川北地区大豆根系土壤中筛选得到1株高效降解菌BPBA031,经鉴定为路德维希肠杆菌(Enterobacter ludwigii);该菌株耐3-PBA浓度达1600 mg/L,其生长降解过程分别符合Logistic生长动力学(μm=0.09149 h~(–1),X_m=1.1145)和一级降解动力学模型(k=0.02085,t_(1/2)=33.24 h);对3-PBA降解的最适条件为34–37°C、3-PBA浓度25–200 mg/L和p H 7.5–8.5;在35.19°C、30.0 mg/L 3-PBA和p H 7.58条件下,该菌株48 h对3-PBA的降解率达83.75%。【结论】路德维希肠杆菌BPBA031是1株高效3-PBA降解菌,可作为生物修复受3-PBA或拟除虫菊酯类农药污染环境的潜在菌株资源。     

一株溴氰菊酯降解菌的分离鉴定及其降解条件优化

【背景】拟除虫菊酯类农药的降解已成为食品安全和环境卫生领域的研究热点,而生物降解被认为是一种绿色高效的解决方法。【目的】从长期受拟除虫菊酯类农药污染的草莓根系土壤分离一株溴氰菊酯(deltamethrin,DM)降解菌,并优化其培养基及降解条件,从而提高DM降解菌的降解效率。【方法】采用富集驯化、分离纯化法筛选DM降解菌,通过形态学和生理生化特征,以及16S rRNA基因序列分析进行鉴定。通过Plackett-Burman因素筛选试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken试验优化菌株降解条件。【结果】筛选获得一株DM降解菌LH-1-1,96h对DM(100mg/L)的降解率为53.43%,经鉴定为琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii);通过优化后,在DM浓度75mg/L、胰蛋白胨3 g/L、pH值6.8、硫酸铵1.5 g/L、氯化铁0.01 g/L、接种量为5%(体积比)、菌龄12 h、培养温度30℃条件下,菌株LH-1-1对DM降解率达82.36%,较未优化前提高了28.93%。【结论】A. junii LH-1-1具有较高的DM降解能力,该菌可为生物修复受DM或拟除虫菊酯类农药污染的环境提供优良的微生物资源。     

食源米曲霉菌株的分离及其降解高效氯氰菊酯和3-苯氧基苯甲酸的特性研究

【目的】通过研究不同食源米曲霉菌株对高效氯氰菊酯(beta-cypermethrin,β-CP)及其必经代谢产物3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid,3-PBA)的降解特性,了解不同菌株的降解共性及差异性,为农副产品和发酵食品的农残减除提供理论基础和食品用安全微生物资源。【方法】以发酵食品为菌源,通过形态学鉴定、ITS测序和菌株产黄曲霉毒素B1 (AFB1)的测定筛选鉴定米曲霉菌株,采用高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱-质谱法(GC-MS)、液相色谱-质谱法(LC-MS)对米曲霉模式菌株RIB40 (保藏编号:ATCC 42149)、米曲霉M4 (保藏编号:CGMCC 11645)和鉴定获得的米曲霉菌株的β-CP和3-PBA降解特性进行研究。【结果】鉴定获得15株不产AFB1的食源米曲霉,17株米曲霉在马铃薯液体培养基(PD)中振荡培养5d,对50mg/L的β-CP降解率为19.33%-50.29%不等,检测到降解产物3-PBA,对50 mg/L的3-PBA降解率为45.59%-99.67%不等;分别在添加50 mg/Lβ-CP和3-PBA的无机盐培养基(MM)中振荡培养5 d,米曲霉菌株均未生长,对β-CP和3-PBA无降解;在富集培养基(GM)中振荡培养2 d,对100 mg/L的3-PBA转化或降解率为69.28%-99.58%不等,检测到3-苯氧基苄醇(3-PBlc)和羟基-3-苯氧基苯甲酸(HO-3-PBA)。【结论】食源米曲霉具有共代谢降解β-CP和3-PBA的共性,3-PBA为β-CP降解中间产物,米曲霉对3-PBA普遍具有较高的降解率。在3-PBA降解初期,米曲霉可将其短暂还原生成毒性相对较低的3-PBlc,同时,3-PBA逐渐羟基化生成水溶性更强的HO-3-PBA参与下游降解。     

精噁唑禾草灵降解菌株Rhodococcus sp.DSB-1分离鉴定、降解机制及其应用研究

【目的】分离并鉴定精噁唑禾草灵高效降解菌株,为开发高效降解菌剂,强化精噁唑禾草灵原位修复,保证黄瓜产品安全提供菌株资源和理论依据。【方法】利用富集培养的方法分离降解菌株,并通过形态学、生理生化特征和16S rRNA基因进化分析进行鉴定;HPLC/MS鉴定菌株降解精噁唑禾草灵的中间产物,采用鸟枪法建库克隆降解过程中关键的水解酶基因,并进行异源表达,利用Michaelis-Menten双倒数曲线图测定酶动力学参数;通过正交试验确定菌株液态发酵参数,并通过对黄瓜灌根接种的方式,研究降解菌株对黄瓜根际土壤中精噁唑禾草灵的降解以及甘露醇对降解效率的强化作用。【结果】Rhodococcus sp. DSB-1在24 h内能将100 mg/L精噁唑禾草灵完全转化为精噁唑禾草灵酸,降解最适温度和pH分别为30℃和8.0。克隆得到一个精噁唑禾草灵水解酶基因,命名为pepE。水解酶PepE对精噁唑禾草灵的K_m为28.2μmol/L,k_(cat)/K_m为11.0 L/(μmol·s)。在发酵温度30℃、通气量1:0.4、搅拌速度200 r/min、培养时间48 h条件下,液态发酵所得菌剂对精噁唑禾草灵的降解效率最高。投加至黄瓜根际的菌株DSB-1可以在黄瓜根系定殖,12d内完全降解黄瓜根际环境中10mg/kg的精噁唑禾草灵。此外还发现添加甘露醇可强化菌株的修复能力,降解效率相对于未添加的处理提高14.8%。【结论】菌株DSB-1具有原位修复精噁唑禾草灵污染土壤的潜力。     

红球菌R04联苯/多氯联苯代谢相关调控蛋白RHOGL007659的生理功能

【目的】研究红球菌(Rhodococcus sp.)R04调控蛋白RHOGL007659的生理功能及其缺陷菌株的代谢特性,初步探究红球菌R04降解联苯的调控机制。【方法】通过基因同源重组敲除红球菌R04联苯代谢相关基因RHOGL007659。比较红球菌R04(野生型)和缺陷型菌株R04Δ7659(基因RHOGL007659缺陷型的R04)在不同碳源培养下的生长情况,HPLC分析R04和R04Δ7659转化联苯的能力。提取R04和R04Δ7659的总RNA,实时荧光定量PCR检测联苯降解关键基因的转录表达。纯化Bph B(联苯降解脱氢酶)和Bph D(联苯降解水解酶),制备多克隆抗体。Western blot分析Bph B和Bph D蛋白在R04和R04Δ7659中的表达水平。【结果】获得了RHOGL007659基因的缺陷型菌株R04Δ7659,与R04相比,R04Δ7659在联苯培养条件下的生物量趋近于零。HPLC分析表明,RHOGL007659基因的缺失使红球菌R04丧失转化联苯的能力。实时荧光定量PCR结果表明,在联苯培养条件下,缺失RHOGL007659后的R04,其联苯降解关键基因均有不同程度的下调表达。Western blot分析显示RHOGL007659缺失后,联苯降解关键酶Bph B和Bph D表达量均降低,这与实时荧光定量PCR结果相一致。【结论】RHOGL007659是红球菌R04联苯降解关键基因簇的调控蛋白,该蛋白对红球菌R04代谢联苯过程具有正调控作用。     

油田采出水石油烃降解菌分离、鉴定及高通量选育复合诱变菌株

【目的】为解决石油烃类物质(Total petroleum hydrocarbons,TPHs)引起的环境污染问题,提高野生型菌株对TPHs的降解率。【方法】基于微生物修复技术,通过富集培养、初筛和复筛从油田采出水中分离TPHs优势降解菌株,经形态学、生理生化以及16S rRNA基因序列分析确定其种属。采用紫外线与等离子体复合诱变技术,以96孔板发酵法替代摇瓶培养发酵,采用以多功能酶标仪双波长紫外光谱法测定为基础的高通量筛选方法选育TPHs高效降解菌株,并通过方差分析检验突变株的遗传稳定性。【结果】经鉴定,分离自采出水的野生型菌株PW04为多食鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium multivorum)。通过复合诱变获得了3株能够高效降解TPHs的突变菌株：S. multivorum PW04-H10、S. multivorum PW04-G9、S. multivorum PW04-A6,降解率分别为85.1%、82.7%、82.9%。遗传稳定性分析结果表明这3株菌遗传性能均稳定。【结论】经分离、诱变选育出的TPHs高效降解菌株其降解率最高达85.1%,与野生型菌株相比提高了48%,可显著降低环境中TPHs含量,有效修复原油污染环境。     

Neorhizobium petrolearium OS53联合紫花苜蓿协同修复石油污染土壤研究

【目的】探究Neorhizobium petrolearium OS53与紫花苜蓿协同修复石油污染土壤的机制。【方法】使用Illumina和Nanopore平台对菌株OS53进行全基因组测序,构建菌株基因组完成图,并进行基因预测及功能注释,分析其中与结瘤促生及石油降解相关基因,并通过实验测定菌株OS53产吲哚乙酸(indole acetic acid, IAA)、铁载体、溶磷和解钾等与促生相关的能力。使用试剂盒对联合修复前后土壤中土壤脲酶、脱氢酶、多酚氧化酶和脂肪酶活性及紫花苜蓿的叶绿素、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和超氧化物歧化酶等生理指标进行测定。【结果】菌株OS53的基因组由一个5.56 Mb的环形染色体和2个大小分别为0.92 Mb和0.38 Mb的质粒组成,基因组G+C含量为60.2%,共编码6 968个基因。菌株OS53与N. petrolearium DSM 26482^T的16S rRNA基因序列相似性最高,为99.86%,且在系统发育树上形成稳定分支,表明菌株OS53与N. petrolearium为同一种,因此将OS53命名为N. petrolearium OS53。试验结果表明,菌株OS53具有产IAA能力,并在其基因组中也发现相关基因。在初始石油含量为(4 403.30±222.10) mg/kg时,经过120 d修复,OS53与紫花苜蓿协同修复效率能够达到57.53%,比不接种OS53、仅接种OS53和仅种植苜蓿分别提高了44.26%、41.69%和8.84%。在联合修复体系中,紫花苜蓿叶绿素、可溶性蛋白和可溶性糖的含量有所提高,丙二醛和脯氨酸的含量以及超氧化物歧化酶的活性有所降低,同时土壤中多酚氧化酶、脱氢酶、脂肪酶和脲酶的活性都有所提高。【结论】菌株OS53具有产IAA的能力,并且能够促进紫花苜蓿在石油污染土壤中的生长,进而提高土壤中与石油降解相关部分酶活,最终提高联合修复体系对石油污染土壤的修复效果。     

特异腐质霉角质酶-OMP25融合蛋白在大肠杆菌中的高效表达

【目的】通过探究特异腐质霉角质酶-OMP25融合蛋白(HiC-OMP25)在不同大肠杆菌(Escherichia coli)菌株中的表达情况、底物降解情况、热稳定性及宿主菌细胞膜通透性与细胞表面疏水性,揭示表达HiC-OMP25时不同宿主菌的差异性,并进一步提高HiC-OMP25在大肠杆菌中的表达量。【方法】分别在E.coli BL21(DE3)及E.coli C43(DE3)中表达HiC-OMP25,并测定其对对硝基苯丁酸酯(4-nitrophenol butyrate,pNPB)、聚丙烯酸乙酯(polyethyl acrylate,PEA)的降解效果、50℃稳定性;测定表达HiC-OMP25时宿主菌的细胞膜通透性及细胞表面疏水性变化;共表达伴侣蛋白提高HiC-OMP25在E.coli C43(DE3)中的表达量。【结果】HiC-OMP25在E.coli BL21(DE3)与E.coli C43(DE3)中均成功表达并降解pNPB,但前者对PEA的降解效果及50 ℃稳定性均低于后者。同时,表达HiC-OMP25显著增强了E.coli BL21(DE3)的细胞膜通透性及细胞表面疏水性。HiC-OMP25与巯基氧化酶(Erv1p)、二硫键异构酶(DsbC)在E.coli C43(DE3)中共表达时,其表达量为原始菌株的2.14倍,且对pNPB及PEA均有良好的降解效果。【结论】异源表达时,HiC-OMP25在E.coli C43(DE3)中正确折叠,而在E.coli BL21(DE3)中未完全正确折叠;通过共表达伴侣蛋白提高了HiC-OMP25在E.coli C43(DE3)中的表达量,为以后HiC-OMP25的工业化生产及应用奠定了基础。     

两株菌对氯氰菊酯及其降解产物3-PBA的协同代谢研究

以两株降解菌为材料,研究了它们对氯氰菊酯及其代谢中间产物3-苯氧基苯甲酸(3-PBA)的协同降解过程。在有3-PBA存在时,氯氰菊酯降解菌CDT3(Rhodococcus sp.)的生长会受到明显的抑制;低于200mg/L的氯氰菊酯对3-PBA降解菌PBM11(Pesudomonas sp.)的生长无显著影响。同时加入菌株CDT3和PBM11时,氯氰菊酯的降解速率较单独加入菌株CDT3时有所提高。菌株PBM11的菌数随氯氰菊酯和3-PBA的降解而增加,但CDT3的数量没有明显的增加。同时加入菌株CDT3和PBM11的处理中观察不到3-PBA的积累,在后加入PBM11的处理中可观察到24h内明显有3-PBA的积累,加入菌株PBM11后,3-PBA可被迅速降解。     

3-苯氧基苯甲酸降解菌Sphingomonas sp. SC-1降解苯酚环境条件及其降解中间产物的研究

【目的】探究高效降解3-苯氧基苯甲酸(3-Phenoxybenzoic acid,3-PBA)的鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas sp.) SC-1对苯酚的降解特性。【方法】采用HPLC测定微生物降解体系中苯酚残留量,考察环境条件对菌株SC-1降解苯酚的影响;分析不同培养时间苯酚降解体系混合样品的HPLC谱图,确定其降解中间产物。【结果】菌株SC-1能在基础盐培养基中以苯酚为唯一碳源和能源生长,在初始pH 7.0、30 °C条件下,24 h可完全降解100 mg/L苯酚;Cu2+、Ba2+、Mn2+等对其降解苯酚有不同程度的抑制作用;HPLC谱图分析,初步确定邻苯二酚是菌株SC-1降解苯酚的中间产物,且该菌株可在48 h内完全降解100 mg/L邻苯二酚。【结论】菌株SC-1对苯酚及邻苯二酚均有较强的降解能力,为完善3-PBA的降解途径及污染3-PBA或含酚废水或含酚农药残留的降解提供了数据参考。     

Screening of a beta-cypermethrin-degrading bacterial strain <Emphasis Type="Italic">Brevibacillus parabrevis</Emphasis> BCP-09 and its biochemical degradation pathway

A novel beta-cypermethrin (Beta-CP)-degrading strain isolated from activated sludge was identified as Brevibacillus parabrevis BCP-09 based on its morphological and physio-biochemical characteristics, and 16S rRNA gene analysis. Strain BCP-09 could effectively degrade Beta-CP at pH 5.0–9.0, 20–40 °C, and 10–500 mg L^?1 Beta-CP. Under optimal conditions (pH 7.41, 38.9 °C, 30.9 mg L^?1 Beta-CP), 75.87% Beta-CP was degraded within 3 days. Beta-CP degradation (half-life, 33.45 h) and strain BCP-09 growth were respectively described using first-order-kinetic and logistic-kinetic models. Seven metabolites were detected by high-performance liquid chromatography and gas chromatography-mass spectrometry- methyl salicylate, catechol, phthalic acid, salicylic acid, 3-(2,2-dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropanecarboxylic acid, 3-phenoxybenzaldehyde, and 3-phenoxybenzoic acid (3-PBA). The major Beta-CP metabolite, 3-PBA was further degraded into phenol, benzoic acid, and 4-methylhexanoic acid. BCP-09 also degraded aromatic compounds such as phenol, catechol, and protocatechuic acid. Beta-CP appears to be mainly degraded into 3-PBA, which is continuously degraded into smaller benzene or chain compounds. Thus, strain BCP-09 could form a complete degradation system for Beta-CP and might be considered a promising strain for application in the bioremediation of environments and agricultural products polluted by Beta-CP.     

响应面法优化黑曲霉固定化条件及其对土壤中溴氰菊酯的降解特性研究

【目的】通过研究吸附包埋法固定黑曲霉(Aspergillus niger)的最佳制备工艺,初步探讨固定化黑曲霉对溴氰菊酯(deltamethrin, DM)及其中间产物3-苯氧基苯甲酸(3-phenoxybenzoic acid,3-PBA)的降解机制,并将其应用于农业种植中以评价固定化黑曲霉的实际应用效果。【方法】以生物炭、海藻酸钠为固定化载体,通过单因素和响应面试验对固定化黑曲霉(immobilized Aspergillusniger)的制备工艺进行优化。同时,利用高效液相色谱法分析DM和3-PBA的含量变化。【结果】海藻酸钠浓度、生物炭浓度和菌液接种量为DM去除率的显著影响因子,当三者分别为25.27、1.28和125.28 g/L时,是黑曲霉固定化的最佳制备条件;在施加固定化黑曲霉后,土壤中DM半衰期由7.6d缩短至5.2d,黑曲霉对3-PBA也具有降解作用,在21h达到最低浓度1.45mg/kg;修复后的土壤可显著提高番茄种子发芽率,株高、根长等6个生长指标较DM单独处理组也有不同程度的恢复;在经固定化黑曲霉修复28 d后,污染土壤根系酶活和微生物数量均得到不同程度改善。【...     

地衣芽孢杆菌对南美白对虾零水交换养殖系统细菌群落的影响

【目的】地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）对南美白对虾（Penaeus vannamei）免疫反应、抗病性和营养的影响已被广泛研究，但零水交换养殖系统下地衣芽孢杆菌对对虾肠道和养殖水环境微生物群落的影响尚不清楚。【方法】通过收集添加地衣芽孢杆菌在饲料或水中后，对虾肠道、池水和池低沉积物样品，通过16S rRNA基因测序和线性判别分析（linear discriminant analysis effect size，LEfSe）进行微生物分析。【结果】结果表明，添加地衣芽孢杆菌对对虾的生长影响较小。此外，添加方式的不同对对虾肠道菌群的影响较小。但添加地衣芽孢杆菌可以有效地改变对虾肠道微生物群落，并改善对虾免疫力。【结论】这些结果有助于全面了解在零水交换养殖系统中，通过饲料和水添加地衣芽孢杆菌后对虾肠道和环境的变化，从而为选择正确的益生菌以及如何添加益生菌维持对虾健康提供基础信息。     

酱香型白酒发酵中地衣芽孢杆菌前噬菌体的鉴别

【背景】噬菌体是微生物群落的重要组成部分,但传统白酒发酵中噬菌体的分类和存在尚不清楚。【目的】通过检测公共数据库和酱香型白酒发酵中地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)基因组中的前噬菌体整合区域,探究传统酱香型白酒发酵中关键功能菌株的前噬菌体分类和侵染情况。【方法】使用未培养(细菌全基因组分析)和可培养(菌株筛选和特异性PCR反应)技术对不同环境来源和来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌前噬菌体的分类和存在进行解析。【结果】细菌全基因组分析显示,30株来自不同环境的地衣芽孢杆菌基因组中共注释到165个前噬菌体,其中63.6%(105/165)为完整前噬菌体序列。97.1%感染地衣芽孢杆菌的噬菌体属于长尾噬菌体科(Siphoviridae),2.9%属于肌尾噬菌体科(Myoviridae),53.0%完整前噬菌体的基因功能未知。在来自酱香型白酒发酵的B. licheniformis MT-B06中检测到7个前噬菌体整合序列,其中57.1%(4/7)为完整前噬菌体序列,来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌存在多种不同前噬菌体的共感染。来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌前噬菌体存在来自细菌基因组上相邻CotD孢子外壳蛋白(CotD family spore coat protein)基因的水平基因转移。在26株来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌中,69.2%(18/26)存在噬菌体编码主要衣壳蛋白的基因,100.0%(26/26)存在噬菌体编码CotD孢子外壳蛋白的基因。【结论】来自不同环境的地衣芽孢杆菌和酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌中存在高水平的前噬菌体整合,来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌前噬菌体中广泛存在来源于宿主的CotD孢子外壳蛋白基因的水平基因转移。本研究为首次对传统发酵白酒中噬菌体的分类和存在进行探究,有助于对发酵微生物群落中噬菌体-细菌相互作用加深理解。     

碱性蛋白酶SubC在枯草芽孢杆菌中的高效异源表达

【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。     

尼古丁降解菌SCUEC1菌株的分离及其降解基因

【目的】分离并鉴定1株具有尼古丁降解能力的细菌,研究其尼古丁降解特性并对其降解基因进行分析,为尼古丁微生物降解提供基础。【方法】从烟草种植地土壤中分离1株具有尼古丁降解能力的细菌,通过16S r RNA基因和生理生化特性对该菌株进行鉴定,检测该菌株尼古丁降解率与生长量的关系,并进一步对该菌株进行尼古丁浓度耐受性测定,采用高通量测序技术对菌株进行全基因组测序,BLAST比对分析尼古丁降解相关基因。【结果】筛选到1株具有尼古丁降解能力的细菌,经鉴定命名为根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumerficience)SCUEC1菌株,根癌土壤杆菌SCUEC1菌株尼古丁降解率可达到94.81%,该菌株在尼古丁浓度为0.50–5.00 g/L范围内生长良好且有较高的尼古丁降解能力。对根癌土壤杆菌SCUEC1菌株全基因组序列进行BLAST比对分析,推测该菌株的尼古丁降解代谢途径与中间苍白杆菌SYJ1菌株的尼古丁降解途径相似。【结论】本研究揭示了Agrobacterium tumerficienceSCUEC1菌株具备尼古丁降解特性,初步推测出尼古丁降解相关基因和降解代谢途径,为尼古丁微生物降解提供基础。     

产胞外多糖菌株的分离鉴定及其功能研究

微生物产生的胞外多糖(exopolysaccharides, EPS)可促进大粒径土壤团聚体形成,高产EPS的菌株在土壤改良、促进作物生长方面具有较好的应用前景。【目的】从土壤样品中筛选高产胞外多糖的细菌,研究其在土壤改良、环境适应性、广谱抗病等方面的功能,为制备土壤改良型功能菌剂提供候选菌株。【方法】采用蒽酮硫酸法测定菌株胞外多糖的产量,通过形态学观察、生理生化试验及16S rRNA基因序列测定确定其分类地位,结合土壤培养试验研究菌株对土壤团聚体形成的影响。【结果】获得3株胞外多糖产量大于500 mg/L的细菌,经鉴定A-5为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),XJ-3为萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus),KW3-10为耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans)。菌株A-5、XJ-3、KW3-10处理后,土壤大团聚体(>0.25 mm)含量较对照分别提高了4.07、2.14和3.16倍。3株菌株对疮痂链霉菌(Streptomyces scabies)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、茄链格孢菌(Alternaria solani)和立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)等多种植物病原菌具有明显的抑制效果,可耐受pH为5-9和NaCl含量1%‒9%的盐碱环境,促进植物生长,其中KW3-10的代谢产物中IAA含量为25.58 mg/L。【结论】菌株A-5、XJ-3、KW3-10可显著促进土壤团粒结构形成,具有较好的广谱抗病性和促生长特性,可作为高效复合功能菌剂的候选菌株。     

基于xkdB假基因座位的瓦雷兹芽孢杆菌FZB42超折叠GFP标记研究

【目的】利用一个GFP的超折叠变体SfGFP(superfolder GFP)对瓦雷兹芽孢杆菌(Bacillus velezensis)FZB42菌株进行标记,以期确立一种瓦雷兹芽孢杆菌及近缘芽孢杆菌通用的高亮GFP标记手段,同时,为了方便后续生物膜和分子互作的相关研究,测试SfGFP基因插入位点,假基因xkdB,作为外源基因表达座位的可行性。【方法】利用基因工程技术构建了一系列质粒,然后通过同源重组的方式,分别获得xkdB敲除菌株FBS373和SfGFP标记菌株FBS374,分别测试这些菌株在生长速度、碳源利用、荧光亮度、生物膜形成、swarming运动性等方面的差异。【结果】本研究成功构建了SfGFP标记的瓦雷兹芽孢杆菌FZB42,其荧光亮度是gfp+变体标记菌株的5倍以上;xkdB基因敲除对瓦雷兹芽孢杆菌FZB42生长速度、不同碳源利用、生物膜形成和运动性等方面无明显影响。【结论】通过本研究我们确认了xkdB基因位点作为瓦雷兹芽孢杆菌FZB42基因组上外源基因表达的中性位点的可行性,同时,通过在xkdB基因座位表达了SfGFP基因,成功对FZB42进行了高亮标记,对同类菌株的标记...     

水稻内生菠萝泛菌YJ76吲哚产量上调突变株的鉴定及生理性状

菠萝泛菌(Pantoea ananatis)YJ76是从水稻"越富"品种中分离的优势内生菌,与宿主水稻互作时具有多种促生作用,其分泌的吲哚作为细菌种内及种间的信号分子参与调控多种生理生化行为。[目的]筛选获得与吲哚调控相关的突变株,鉴定突变位点并研究突变基因对菌株的生存适应性以及对宿主水稻定殖和促生的影响,为研究吲哚调控通路奠定基础。[方法]用双亲本接合法构建YJ76的mTn5转座子插人突变文库,以染色体步移TAIL-PCR技术鉴定突变基因,最后探究基因突变对菌体产生的影响。[结果]筛选到1株吲哚产量大幅上升的YJ76突变株M04,鉴定突变位点为一个长度195 bp未报道过的新基因,将其命名为ipc(indole production control),基因突变后增强了YJ76对重金属、四环素和酸的抗性,也增强了菌体对宿主水稻定殖和促生的能力。[结论]吲哚产量上调的ipc突变株能够提高菌体生存适应性并增强其对宿主水稻定殖和促生的能力。     

一株嗜热聚对苯二甲酸乙二醇酯降解菌的分离及其降解特性解析北大核心

【目的】大量聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)塑料作为废弃物被丢弃,严重危害生态健康。针对嗜热PET降解菌缺乏这一情况,本研究旨在获得能够降解PET的嗜热菌,并阐述其降解机制。【方法】采集云南腾冲热泉中的废弃PET瓶,分析其表面生物膜的微生物群落多样性,从中筛选能够以PET为营养源生长的嗜热菌,并基于16S rRNA基因序列加以鉴定;以菌株的定殖能力与生长曲线为指标,优选出降解能力较强的降解菌,并测定其最适pH、温度和NaCl浓度;降解能力较强的降解菌分别作用于PET及PET中间体双(羟乙基)对苯二甲酸酯[bis(hydroxyethyl)terephthalate,BHET]和对苯二甲酸单(2-羟乙基)酯[mono(2-hydroxyethyl)terephthalate,MHET],测定产物生成量与降解率;通过观察PET膜表面微观结构、活菌数、酯酶活性等探究降解菌与PET的互作过程。【结果】废弃PET瓶表面生物膜中的微生物群落多样性低;从生物膜中筛选出5株能够以PET为营养源生长的嗜热菌;其中,菌株JQ3以PET为唯一碳源生长最佳,作为降解能力较强的降解菌,被鉴定为嗜热淀粉芽孢杆菌(Bacillus thermoamylovorans),其最适生长pH为7.0、最适生长温度为50℃、最适生长NaCl浓度为0.5%;菌株JQ3以0.043 mg PET/d的速率降解PET,对苯二甲酸(terephthalic acid,TPA)产量在第7天达到峰值45.2 mmol/L;菌株JQ3对PET中间体降解效率显著,6 h可降解85.9%的BHET,60 h可降解50.1%的MHET。菌株JQ3能够定殖于PET表面并形成生物膜,侵蚀PET并造成开裂和剥落。【结论】B.thermoamylovorans JQ3作为一株嗜热PET降解菌,能够高温(60℃)降解PET及其中间体,为实现PET的有效降解提供了新策略。