Bacillus pumilus阿拉伯呋喃糖苷酶的重组表达及水解木聚糖的研究

从短小芽孢杆菌中克隆阿拉伯呋喃糖苷酶基因xyn43并重组表达,有利于将该酶分离纯化后应用于其他半纤维素多糖的水解。该研究利用E.coli BL21表达系统对实验室克隆到的短小芽孢杆菌的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶基因xyn43进行重组表达并分析其酶学性质,将重组α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶Xyn43和来源于棒曲霉突变菌株的商业木聚糖酶联合作用于燕麦木聚糖。结果表明:以燕麦木聚糖为底物,重组α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶Xyn43的最适温度为50℃,最适p H为6.0。该酶在p H 5.0~10.0和45~55℃下较稳定。与木聚糖酶单独作用相比,重组Xyn43酶与商业木聚糖酶同时加入以及先用木聚糖酶水解后加入Xyn43酶,水解产物中的还原糖含量分别增加了16%和20%,木糖含量增加了35%和48%。该结果研究结果表明重组Xyn43酶能够和商业木聚糖酶协同降解燕麦木聚糖,提高水解效率,产生更多的木寡糖,阿拉伯糖和木糖。     

杀鱼假交替单胞菌C923几丁质酶基因PpchiC的克隆表达与酶学性质

【背景】某些假交替单胞菌可分泌几丁质酶,在降解利用几丁质为水产动物提供营养、免疫、抗病等方面有着重要潜力。【目的】克隆杀鱼假交替单胞菌(Pseudoalteromonas piscicida)C923的一个几丁质酶基因,实现其在大肠杆菌中的异源表达,并对重组几丁质酶的酶学性质进行研究。【方法】从菌株C923测序的基因组中注释到一个几丁质酶家族基因PpchiC,设计引物克隆该基因后进行生物信息学分析;构建载体进行异源表达并从温度、时间与诱导剂浓度进行表达优化;对表达蛋白进行最适温度与pH等酶学性质研究,同时比较了重组菌破碎后上清与沉淀及纯化的酶蛋白对几丁质的降解效应。【结果】基因PpchiC长1350bp,编码450个氨基酸,PpchiC蛋白理论分子量为48.76kDa,等电点为4.78,不稳定系数为29.08。结构域分析发现该蛋白含有一个类型Ⅲ几丁质结合域和一个糖苷水解酶18家族(glycosyl hydrolase 18,GH18)的催化域;PpchiC蛋白含有GH18家族几丁质酶的保守催化基序DxxDxDxE、YxR和[E/D]xx[V/I]。16℃、0.25mmol/L IPTG、诱导12h为其最优化表达条件,PpchiC在50℃、pH8.0时表现出最大酶活性;以胶体几丁质为底物时,PpchiC的K_m值为2.58mg/mL、V_max值为5.04mg/(mL·min)。降解结果表明,菌体的沉淀与上清及从上清中纯化的酶蛋白均有着较好的几丁质降解效应。【结论】杀鱼假交替单胞菌C923基因PpchiC编码GH18家族的几丁质酶,能被大肠杆菌高效表达且降解几丁质效应明显,这为PpchiC及菌株C923的应用提供了参考依据。     

粪便宏基因组来源低分子量碱性β-半乳糖苷酶的异源表达及酶学性质

【背景】β-半乳糖苷酶在食品加工、临床医疗及基因工程等领域有重要的应用价值,开发酶活性高、热稳定性强的β-半乳糖苷酶已成为研究热点。【目的】从西黑冠长臂猿（Nomascus concolor）粪便微生物宏基因组中挖掘新型β-半乳糖苷酶并进行酶学性质研究。【方法】以西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组DNA为模板扩增β-半乳糖苷酶基因GalNC1-8,构建重组表达质粒pEASY-E2/GalNC1-8,转化至大肠杆菌（Escherichia coli） BL21（DE3）异源表达,研究其酶学性质。【结果】获得GH35家族碱性β-半乳糖苷酶GalNC1-8,其分子量为28.18 kDa,最适温度为50°C,最适pH为8.0。将该酶在30-50°C下处理1 h,剩余酶活仍保持在80%以上;pH 7.0-9.0下处理1 h,剩余酶活大于54%。在含乙醇的反应体系中,其酶活性几乎不受影响;β-巯基乙醇、丙三醇、甲醇、Na⁺、K⁺和Li⁺对其酶活性有促进作用。在0.5-3.5 mol/L NaCl下处理1 h后,仍保留50%以上的酶活性。...     

一株糖降解噬糖菌FZY0027的多糖水解活性及基因组分析

【目的】潮间带海水中分离获得一株具有水解多糖能力的菌株FZY0027,分析其对不同多糖的水解能力和基因组特征。【方法】通过形态观察、16S rRNA基因测序和基于Illumina NovaSeq和OxfordNanopore PromethION测序技术全基因组测序对菌株FZY0027进行鉴定。使用dbCAN、EasyCGTree、BRIG和Easyfig等生物信息学软件将菌株FZY0027和降解糖噬糖菌(Saccharophagus degradans) 2-40^T进行比较。使用3,5-二硝基水杨酸(3,5-dinitrosalicylic acid, DNS)法测定多糖水解活性。【结果】菌株FZY0027与S. degradans 2-40^T的16S rRNA基因序列相似度达到99.9%,初步鉴定为降解糖噬糖菌(S. degradans) FZY0027。该菌株在水解淀粉、木聚糖和甘露聚糖时产生的还原糖浓度最高,分别为2.28、1.75和1.10 mg/mL。菌株FZY0027基因组全长5 178 381 bp,共编码4 156个基因,G+C含量为45.8%。菌株FZY0027与S. degradans 2-40^T的平均核苷酸一致性(average nucleotide identity, ANI)、平均氨基酸一致性(average amino acid identity, AAI)和DNA-DNA分子杂交(digital DNA-DNA hybridization, dDDH)值分别为96.5%、96.7%和70.0%。经碳水化合物活性酶数据库注释获得303个基因,其中,菌株FZY0027和S. degradans 2-40^T分别有糖苷水解酶(glycoside hydrolases, GHs)结构域的基因137个和130个。菌株FZY0027具有多个参与淀粉、木聚糖等多糖水解的基因,这与菌株FZY0027对淀粉和木聚糖的水解能力强的结果一致。然而,与S. degradans 2-40^T相比,菌株FZY0027在实验条件下只能水解少数多糖,这可能需要特定的诱导条件才能充分发挥其多糖水解能力。【结论】菌株FZY0027是一株多能型多糖水解菌,具有潜在开发价值。     

嗜盐四联球菌arc operon多拷贝基因在精氨酸代谢中的作用

【背景】嗜盐四联球菌(Tetragenococcus halophilus)是一类存在于发酵食品中的耐盐乳酸菌,研究其精氨酸(arginine,Arg)代谢对解析食品发酵过程中氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate,EC)前体积累机制和保障食品安全具有重要意义。【目的】研究酱醪来源嗜盐四联球菌精氨酸脱亚氨基(arginine deiminase,ADI)途径的基因构成,揭示这些基因对菌株精氨酸代谢和氨基甲酸乙酯前体瓜氨酸(citrulline,Cit)利用与积累的影响。【方法】采用PCR扩增与测序分析不同菌株的ADI途径基因组成,通过比较ADI途径关键基因转录水平和关键酶活性,探究环境因素对嗜盐四联球菌代谢氨基酸能力的影响及各拷贝基因参与氨基酸代谢的功能。【结果】酱醪来源嗜盐四联球菌基因组中ADI途径基因类型主要有两大类：以菌株R23为代表含有完整arc操纵子(operon)基因且具有最多基因拷贝数;以菌株C3为代表缺失arcA和arcB但含有多拷贝arcB和arcC。基因组中有arcA的菌株才具有利用精氨酸能力,并通过利用精氨酸生成瓜氨酸。体系中精氨酸含量和乙醇与脂肪酸的存在均可影响嗜盐四联球菌利用精氨酸积累中间产物瓜氨酸。当精氨酸含量大于5 g/L或体系中含有乙醇与脂肪酸时,嗜盐四联球菌会利用精氨酸积累中间产物瓜氨酸。脂肪酸和乙醇对ADI途径的3个关键酶均有显著抑制作用,可使精氨酸脱亚氨基酶(arginine deiminase,ADI)、鸟氨酸氨甲酰基转移酶(ornithine transcarbamylase,OTC)和氨甲酰磷酸激酶(carbamate kinase,CK)的活性分别降低41.0%、46.4%和60.0%。嗜盐四联球菌中arcB转录水平分别是其拷贝arcB₁和arcB₂的10.5倍和29.8倍,arcC的转录水平分别是arcC₁、arcC₂、arcC₃的17.6、20.3、23.9倍,说明arcB和arcC在瓜氨酸代谢中起主要作用。【结论】精氨酸含量和乙醇加脂肪酸是影响嗜盐四联球菌代谢精氨酸能否积累瓜氨酸的关键环境因素。嗜盐四联球菌arc operon的多拷贝基因中,arcB和arcC基因在瓜氨酸代谢中起主要作用。     

低温木糖苷/阿拉伯呋喃糖苷酶AX543的基因克隆及性质研究

旨在获得在低温条件下具有高催化能力的低温木糖苷酶,并对其进行异源表达研究和酶学性质分析。利用Touch down PCR和TAIL PCR方法,从枝顶孢菌中克隆得到一个序列新颖的GH43家族双功能木糖苷酶/阿拉伯呋喃糖苷酶基因ax543,该酶基因在毕赤酵母中成功表达。酶学性质分析发现重组酶AX543的最适温度为25℃,在15℃和4℃仍有54%和21%的相对酶活;具有木糖苷酶和阿拉伯呋喃糖苷酶活性,并可以降解木二糖、木三糖、桦木木聚糖、榉木木聚糖和小麦阿拉伯木聚糖;可以与木聚糖酶Xyn11-1协同作用,协同度达1.46;具有高木糖/阿拉伯糖耐受性,抑制常数Ki分别为84.78 mmol/L和54.01 mmol/L。     

焦化废水O/H/O生物处理工艺二级好氧生物反应器的微生物结构和功能

【背景】焦化废水O/H/O生物处理工艺的二级好氧生物反应器O₂具有剩余污染物矿化和完全硝化功能,对废水的达标排放有重要作用。【目的】阐明O₂生物反应器的微生物结构和功能。【方法】利用16S rRNA基因测序,研究O₂生物反应器的微生物多样性和组成并进行功能预测,揭示其共现性特征和环境影响因子。【结果】O₂的优势菌门以变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿菌门(Chlorobi)为主。主要菌属中红游动菌属(Rhodoplanes)、溶杆菌属(Lysobacter)、硫杆菌属(Thiobacillus)等参与化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、酚类(phenols)和硫氰酸盐(thiocyanate,SCN^-)等剩余污染物的去除,亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)和硝化螺菌属(Nitrospira)分别作为氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和主要的亚硝酸盐氧化细菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)。功能预测结果显示苯甲酸酯降解、氨基苯甲酸酯降解、氯烷烃和氯烯烃的降解、氟代苯甲酸酯降解和硝基甲苯降解是外源物质生物降解和代谢的前五大通路,广泛分布在主要菌属中,验证了微生物降解剩余污染物的作用。基因pmoA/B/C-amoA/B/C、hao和nxrA/B编码相关的酶,组成了完整的硝化途径。共现网络结果揭示溶杆菌属、Candidatus Solibacter和红游动菌属在O₂生态中的重要地位。通过冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明COD和NH₃是影响O₂微生物群落的主要因素。【结论】红游动菌属和溶杆菌属是O₂中最核心的功能菌属,在污染物矿化和维持群落生态稳定上有重要作用。亚硝化弧菌属和硝化螺菌属是硝化作用的核心菌属。O₂中的代谢通路以剩余污染物矿化和完全硝化为主,微生物群落主要受COD和NH₃的影响。本研究阐明了O₂的微生物结构与功能,为焦化废水O/H/O生物处理工艺的改进提供了微生物学上的依据。     

H4K5去乙酰化对镍胁迫下酿酒酵母细胞壁完整性途径的调控作用

【目的】金属镍(nickel, Ni)是人类广泛接触的重金属污染物之一,镍暴露会激活细胞内的细胞壁完整性(cell wall integrity, CWI)信号通路,也会导致细胞内组蛋白乙酰化水平降低,但CWI途径在镍胁迫时是否受组蛋白乙酰化调控尚不完全清楚。【方法】利用组蛋白定点突变型菌株H4K5R (模拟去乙酰化状态),分析镍胁迫下H4K5去乙酰化对酿酒酵母CWI途径的调控作用【结果】与野生型菌株相比,定点突变型菌株H4K5R具有较强的镍抗性:在5.0 mmol/L NiCl₂胁迫下,定点突变型菌株仍能生长良好;Western blotting与qRT-PCR结果表明,野生型菌株BY4741在5.0 mmol/L NiCl₂胁迫下细胞壁完整性途径被激活,甘露聚糖与葡聚糖调控基因Mnn9表达量显著上调3.13倍、Fks1表达量显著上调1.49倍,甘露聚糖、β-葡聚糖的含量也增加,说明此时野生型菌株激活了CWI途径,细胞壁成分含量增加;定点突变型菌株H4K5R在5.0 mmol/L NiCl₂胁迫下CWI途径激活程度较轻,虽然Mnn9、Fks1表达量上调,但甘露聚糖含量变化并不显著,而相较于野生型菌株β-葡聚糖含量增加幅度较小。【结论】在5.0 mmol/L NiCl₂胁迫下,定点突变型菌株H4K5位点的去乙酰化调控CWI途径,进而影响细胞壁组分的变化。     

代谢工程强化脱氮副球菌DYTN-1去除氮素污染物

【目的】脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)是一种环境友好的α-变形菌纲菌株,在有氧条件下也可进行反硝化过程,具有较好的脱氮能力。本研究以脱氮副球菌DYTN-1为底盘细胞,筛选氮素诱导型启动子用于强化硝化和反硝化途径,进而达到代谢工程强化脱氮副球菌DYTN-1去除氮素污染物的目的。【方法】通过接合转移的方法分别将过表达amoA、amoB、hao和nirS基因的重组质粒导入脱氮副球菌DYTN-1细胞中。经过荧光定量检测和氮素定量检测对脱氮副球菌DYTN-1的基因元件和氮去除能力进行表征。【结果】从基因组中挖掘了6个受NO₂^‒、NO₃^‒和NH₄⁺诱导的启动子,诱导差异为2‒26倍;且过表达nirS的菌株用2 g/L KNO₃处理24 h后培养基中NO₃^‒的残余量为野生型菌株的67%。同时过表达hao和nirS基因的菌株在用1 g/L NH₄Cl和2 g/L KNO₃处理12 h后,其NO₃^‒的剩余量仅为野生型菌株的50%,且最终总氮的降解效率达79.5%,剩余总氮仅为野生型菌株的一半。【结论】上述研究表明,利用筛选获得的启动子工具在P. denitrificans DYTN-1中进行代谢工程改造强化氮素污染物的去除具有可行性。     

橡胶树暹罗炭疽菌Zn2Cys6型转录因子CsGcc1的生物学功能

【背景】暹罗炭疽菌（Colletotrichum siamense）是一种重要的病原真菌,可以引起炭疽病,给全球橡胶产业带来巨大的经济损失。Zn₂Cys₆型转录因子是真菌特有的锌指类转录因子,通常参与调控真菌的生长发育过程。【目的】在暹罗炭疽菌中鉴定了一个与稻瘟病菌Gcc1同源的Zn₂Cys₆型转录因子CsGcc1,并研究其功能。【方法】根据同源重组原理构建CsGCC1的基因敲除突变体,并通过营养生长、H₂O₂敏感性、分生孢子产生及萌发、玻璃纸试验和致病性分析,明确CsGcc1的功能。【结果】CsGcc1编码一个含有646个氨基酸的蛋白,而且含有一个GAL4结构域。CsGCC1基因在培养36 h的菌丝及分生孢子中具有较高的表达量。CsGCC1基因敲除突变株营养生长速率降低且对H₂O₂更加敏感。相较于野生型菌株,突变株的分生孢子产量、萌发率及附着胞形成率均降低。此外,CsGCC1的敲除可以明显降低分生孢子的穿透能力,突变株对橡胶叶片的致病力减弱。【结论】Zn₂Cys₆型转录因子CsGcc1参与调控暹罗炭疽菌的营养生长、氧化应激、分生孢子发育及致病性等过程。     

粪便微生物宏基因组来源GH1 β-葡萄糖苷酶的重组表达及酶学性质

[背景] β-葡萄糖苷酶是一类重要的纤维素分解酶类。目前较多可培养微生物来源的β-葡萄糖苷酶（Bgl）存在热稳定性和酸碱稳定性差及作用范围窄的问题。[目的] 从滇金丝猴粪便微生物宏基因组中挖掘新型β-葡萄糖苷基因,异源表达并研究其酶学性质,为食品等领域提供新型酶资源。[方法] 从粪便微生物宏基因组出发,扩增和异源表达β-葡萄糖苷酶基因BglRBS_26和BglRBS_9,并进行酶学性质研究。[结果] 获得GH1家族重组β-葡萄糖苷酶BglRBS_26和BglRBS_9,分子量分别为60 kD和50 kD。BglRBS_26的最适作用条件为pH 6.0、45 ℃;BglRBS_9的最适作用条件为pH 5.0、40 ℃。BglRBS_26和BglRBS_9的K_m分别为0.681 6±0.164 2 μmol/L和3.317 0±0.871 4 μmol/L。BglRBS_26具有较好的酸碱耐受性,在pH 5.0–6.0下处理1 h,剩余酶活大于110%;pH 7.0-8.0范围内,剩余酶活仍然保持在100%以上。此外,蔗糖对BglRBS_26和BglRBS_9有不同程度的激活,当反应体系中加入20%（质量体积分数）蔗糖,BglRBS_26酶活力可提高至140%;10%（质量体积分数）蔗糖可将BglRBS_9酶活力提高至180%。此外,BglRBS_26具有较好的NaCl耐受性和稳定性,其在37 ℃、2.5 mol/L的NaCl下处理1 h后保留80%活性。[结论] 从滇金丝猴粪便微生物宏基因组中获得2个新型β-葡萄糖苷酶基因BglRBS_26和BglRBS_9,并成功在大肠杆菌BL21（DE3）中表达。BglRBS_26和BglRBS_9具有较好的pH稳定性和蔗糖耐受性,在食品、发酵等行业具有潜在应用价值。     

一株海洋来源铜绿假单胞菌Gxun-7角蛋白酶基因的克隆、表达及重组酶酶学性质

【背景】角蛋白酶是一类特异性降解角蛋白的水解酶,在动物饲料、生物肥料、医学、洗涤、制革及环境治理等方面具有重要的应用潜力。【目的】对前期从海洋环境筛选出的一株铜绿假单胞菌Gxun-7的角蛋白酶基因进行克隆、表达,并探究重组酶酶学性质,为角蛋白酶在工业生产中的应用奠定基础。【方法】以铜绿假单胞菌Gxun-7基因组推定的角蛋白酶基因为基础,设计引物克隆获得角蛋白酶基因kp2,构建重组表达质粒pET22b-kp2,并转化到E. coliRosettagamiB (DE3)中进行诱导表达,同时对重组表达菌株的表达条件进行优化。利用镍柱分离纯化重组角蛋白酶并研究其酶学性质。【结果】重组角蛋白酶的分子量约为33 kDa,最适温度和pH值分别为40 ℃和8.0,在温度30-60 ℃和pH 6.5-8.0具有较好的稳定性。金属离子Co²⁺、Cu²⁺和化学试剂十二烷基磺酸钠(sodium dodecyl sulfonate,SDS)、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)、苯甲基磺酰氟(phenylmethylsulfonyl fluoride,PMSF)对酶活力有抑制作用,而Mg²⁺、K⁺、巯基乙醇和二硫苏糖醇(dithiothreitol,DTT)对酶活力有促进作用。重组角蛋白酶具有良好的耐盐性,在12.5%的NaCl作用下相对酶活为87.55%。以酪蛋白为底物时,酶的K_m值为60.92 mg/mL、V_max值为9.70 U/mL。【结论】海洋来源铜绿假单胞菌Gxun-7的重组角蛋白酶具有良好的温度、碱、盐稳定性,可应用于工业生产中。     

2017–2019年中国南方五省规模化养猪场副猪格拉菌血清型、耐药性及β-内酰胺类耐药基因bla-TEM分子特征分析

【目的】旨在分析当前规模化养殖场副猪格拉菌(Glaesserella parasuis)优势血清型、耐药特性、耐药基因与分子特征。【方法】对源自规模化养猪场21株副猪格拉菌临床分离株,采用PCR鉴定血清型;利用K-B纸片扩散法鉴定其对25种抗生素的耐药表型;采用PCR检测bla-_TEM、bla-_NDM和bla-_CTX等7种耐药基因,并采用Chi-square test和Fisher exact test分析耐药表型和耐药基因型的相关性;耐药基因目的条带测序,并应用CLC Sequence Viewer软件分析β-内酰胺类耐药基因(bla-_TEM)编码蛋白氨基酸关键位点差异与耐药性的关系。【结果】21株副猪格拉菌临床分离株的优势血清型为4和12型;对β-内酰胺类药物苯唑西林的耐药性较强,耐药菌占比达61.9%(13/21);多重耐药菌株占比高达90.5%(19/21);β-内酰胺类耐药基因bla-_TEM携带率较高(52.4%,11/21),且bla-_TEM与β-内酰胺类药物青霉素G、苯唑西林和头孢拉定的耐药性显著相关,部分bla-_TEM编码氨基酸存在可能与副猪格拉菌耐药能力有关的差异位点。【结论】本研究表明,规模化养猪场的副猪格拉菌多重耐药情况仍很严重,并明确了被调查区域β-内酰胺类药物耐药率高的主要原因是携带耐药基因bla-_TEM,为加强对规模化养猪场副猪格拉菌耐药性监测提供理论依据。     

木聚糖酶生产菌Saccharothrix variisporea YJ的筛选、发酵条件及酶学性质研究

以Azo-xylan为底物,利用双层平板法从堆肥中筛选到可降解木聚糖的菌株,16S rRNA测序分析显示该菌株与糖丝菌属（Saccharothrix variisporea）的同源性最高（99.33%）,命名为S. variisporea YJ。研究发现以酵母提取物或(NH₄)₂SO₄作为氮源、甘蔗叶作为碳源、初始pH值 7.0、发酵温度40 ℃、发酵时间5 d时,发酵液中木聚糖酶的酶活性最高。酶学性质研究表明该木聚糖酶的最适反应温度及pH值分别为55 ℃和8.0,在55 ℃以下及pH值 4.0~10.0的范围内保持较高稳定性。Na⁺能有效提高木聚糖酶活性,Mg²⁺和Mn²⁺没有明显影响,Cu²⁺则严重抑制木聚糖酶活性。此外,发酵液还可以直接对天然底物玉米芯进行降解。     

基于双重芯片式数字PCR快速鉴定KPC型碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌的方法

【背景】由于碳青霉烯类药物的泛用和滥用,致使肺炎克雷伯菌碳青霉烯耐药株与日俱增,产碳青霉烯酶是肺炎克雷伯菌对碳青霉烯类药物耐药的主要原因。目前对肺炎克雷伯菌碳青霉烯耐药株的检测方法存在费时费力、特异性差、灵敏度低等问题。【目的】建立一种能同时检测肺炎克雷伯菌和碳青霉烯酶基因bla_KPC的双重芯片式数字PCR方法。【方法】依据肺炎克雷伯菌的特有基因yhaI和碳青霉烯耐药基因bla_KPC保守序列设计特异性引物和探针,确定双重芯片式数字PCR同时对yhaI和bla_KPC两个基因核酸浓度绝对定量的检测范围、检出限和最佳实验体系,并进行方法特异性、灵敏度、重复性分析及临床菌株的检测。【结果】双重芯片式数字PCR检测灵敏度比双重实时荧光定量PCR提高了约1.5个数量级,在两基因同时检出的情况下,最低检出限分别为3.74 copies/μL (yhaI基因)和1.93 copies/μL (bla_KPC基因);优化后的双重芯片式数字PCR对参考菌株检测特异性的结果与双重实时荧光定量PCR结果一致;利用优化后的双重芯片式数字PCR方法共检测58株临床菌株,其中肺炎克雷伯菌43株,属肺炎克雷伯菌且含有bla_KPC基因的菌株13株,这与质谱及耐药谱检测结果一致。【结论】利用双重芯片式数字PCR技术建立了产KPC型碳青霉烯酶肺炎克雷伯菌的绝对定量检测方法。该方法特异性强、灵敏度高、准确度好,可用于检测具有碳青霉烯酶基因bla_KPC的肺炎克雷伯菌的核酸检测和定量分析,也为产其他类型碳青霉烯酶的病原菌检测提供了新的技术参考。     

野生鸟类分离的多重耐药肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)耐药基因分子进化特征研究

【目的】调查野生鸟类携带菌的耐药状况,探索其在细菌耐药性传播过程中的作用。【方法】从野生鸟类石鸡、绯胸鹦鹉、太阳锥尾鹦鹉和黑领椋鸟的新鲜粪便分离4株Klebsiella pneumoniae,采用微量肉汤稀释法评估其多重耐药表型,并利用全基因组测序技术和细菌全因组关联分析、比较基因组学方法对分离株进行分子溯源,系统解析其携带的多重耐药质粒或基因与其宿主、同源质粒间的关联。【结果】4株肺炎克雷伯菌的耐药谱各不相同,来自石鸡样本的分离株S90-2对9种药物耐受,绯胸鹦鹉样本分离株S141对3种药物耐受,太阳锥尾鹦鹉分离株M911-1仅耐受氨苄西林,黑领椋鸟的样本分离株S130-1对所使用的14种药物完全敏感。S90-2属于ST629型,携带bla_CTX-M-14、fosA6、aac(3)-Iid和bla_SHV-11为主的30个耐药基因和携带1个耐药性质粒pS90-2.3 (IncR型)。S141属于ST1662型,携带fosA5、bla_SHV-217等27个耐药基因,1个质粒pS141.1 [IncFIB(K)(pCAV1099-114)/repB型]仅携带耐药基因adeF。M911-1为新ST类型,携带bla_SHV-1、fosA6等共计27个耐药基因,其质粒pM911-1.1携带了3个耐药基因。S130-1属于ST3753型,携带bla_SHV-11、fosA6等27个耐药基因,pS130-1 [IncFIB(K)型]则仅携带一个耐药基因tet(A)。质粒比对表明,质粒pS90-2.3携带的耐药基因片段源自不同的肠杆菌科菌株染色体或质粒。pS90-2.3的同源质粒主要来自人类宿主菌,且主要在中国分布,这些质粒主要细菌宿主为K. pneumoniae和Escherichia coli,且ST11型K. pneumoniae分离株为重要宿主菌。【结论】本研究中来自野生鸟类的多重耐药K. pneumoniae,其耐药基因主要来自质粒,质粒耐药基因主要由转座子、插入序列、整合子和前噬菌体等可移动元件介导,这些多重耐药质粒与人类的宿主菌密切相关。     

哈密露天煤矿不同环境介质微生物群落特征分析

【背景】干旱区露天煤矿开采过程中产生的粉尘颗粒物加剧了土壤生态环境的恶化和矿区空气质量的下降,针对煤矿区土壤和粉尘颗粒物的微生物群落组成的研究鲜有报道。【目的】研究新疆哈密南湖乡露天煤矿土壤、粉尘及大气PM_2.5颗粒物中的微生物群落结构和多样性特征,并预测潜在的功能类群。【方法】采用高通量测序技术,对煤矿露天采坑区和电厂粉煤灰堆放区的土壤、粉尘及大气PM_2.5颗粒物的微生物真菌及细菌群落组成进行比对分析。【结果】矿区优势真菌类群来自子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),优势细菌类群来自变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。真菌和细菌群落的丰富度及α多样性在整个矿区内无显著性差异,大气PM_2.5颗粒物的细菌群落生态位宽度显著大于露天采坑区和粉煤灰区。矿区内的土壤和PM_2.5颗粒物样本中均发现了一些丰度差异显著的功能类群,真菌特征功能类群为腐生营养型类群,细菌特征功能类群主要包括甲烷营养型类群、几丁质酶类细菌类群等。【结论】露天煤矿区粉尘可能对区域内土壤和PM_2.5颗粒物的微生物群落结构产生重要影响,具有煤组分降解功能的特定微生物类群可能是维持矿区土壤生态安全的重要微生物学机制之一。     

牦牛瘤胃元基因组文库中木聚糖酶基因的分析

【目的】了解牦牛瘤胃微生物木聚糖酶多样性及其降解特征,为木聚糖降解提供新的基因资源。【方法】根据对已构建的瘤胃微生物元基因组细菌人工染色体(BAC)克隆文库高通量测序结果的注释,筛选其中编码木聚糖酶的基因并进行多样性分析;对其中一个木聚糖酶基因及其连锁的木糖苷酶基因进行克隆表达和酶学性质表征,分析其协同作用。【结果】共筛选到14个木聚糖酶基因,均编码GH10家族木聚糖酶,其氨基酸序列之间的相似性为20.5%-91.3%;其中7个木聚糖酶基因所在的不同的DNA片段(contig)上存在木糖苷酶基因,编码的木糖苷酶属于GH43或GH3糖苷水解酶家族。将其中一对连锁的木聚糖酶(Xyn32)和木糖苷酶基因(Xyl33)分别克隆、表达和纯化。纯化后的木聚糖酶比活为1.98 IU/mg,但不具有阿魏酸酯酶活性;木糖苷酶比活为0.07 U/mg,且具有α-阿拉伯呋喃糖苷酶活性。体外实验证明,木糖苷酶Xyl33对与之连锁的木聚糖酶Xyn32的木聚糖降解具有协同作用。     

巴斯德毕赤酵母不同生长阶段内参基因的筛选与验证

【背景】巴斯德毕赤酵母(Komagataella phaffii)是一种甲基营养型酵母,近年来作为生产重组蛋白和构建生物合成途径的细胞工厂受到广泛关注。实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,RT-qPCR)是巴斯德毕赤酵母表达系统研究中一种快速、高效的基因表达水平检测技术,但需要进行归一化处理才能保证所得结果的可靠性。【目的】筛选并验证巴斯德毕赤酵母在不同生长阶段最稳定的内参基因用于精准归一化RT-qPCR的结果。【方法】通过转录组数据分析初步筛选出16个候选内参基因(rps8b、rpl35a、rpl10、eif5a、rpl19a、por1、rpl23b、0887、tif1、ole1、rpl14b、gs、sun、sdh2、trx1和ccp1)。通过RT-qPCR技术得到候选内参基因的C_t值,利用qBASE软件中的geNorm程序综合NormFinder算法评估内参基因的表达稳定性。【结果】通过geNorm分析得出精准归一化所需的最佳内参基因个数为2,最稳定的基因是rpl19a和tif1,NormFinder分析得到稳定性最高的内参基因为tif1。此外,利用甲酸脱氢酶编码基因fdh和乙醇脱氢酶甲醛脱氢酶双功能酶的编码基因afdh对候选内参基因进行验证。【结论】巴斯德毕赤酵母不同生长阶段的RT-qPCR进行精准归一化需要tif1和rpl19a这2个内参基因,为相关功能基因的表达定量提供了可靠的分析依据,补充了RT-qPCR分析中的内参基因,为巴斯德毕赤酵母不同生长阶段的基因表达调控及其应用研究提供了新的参考。     

灵芝UDP-葡萄糖4-差向异构酶酶学性质研究及其应用

【背景】灵芝多糖是灵芝的重要活性物质之一。UDP-葡萄糖4-差向异构酶（UDP-glucose 4-epimerase,UGE,EC 5.1.3.2）是灵芝多糖合成途径中糖供体生成的重要酶,其参与了UDP-葡萄糖与UDP-半乳糖的相互转化,与多糖中半乳糖残基含量密切相关。【目的】通过对来源于灵芝的UGE基因进行异源表达,丰富灵芝多糖糖供体合成途径重要酶的酶学特性信息,深入了解灵芝多糖代谢合成途径。【方法】以灵芝菌株（Ganoderma lingzhi） CGMCC 5.26的cDNA为模板,克隆得到UGE基因GL30389,并在Escherichia coli BL21（DE3）中诱导表达,产物纯化后进行酶学性质、酶动力学、底物专一性及转化率的研究。【结果】灵芝UGE的分子量为45 kDa。最适反应pH值为6.0,在pH 7.0—9.0范围内有较好的稳定性;最适反应温度为30℃,温度在40℃时稳定性最好。Fe²⁺和Mg²⁺对UGE有激活作用。以UDP-葡萄糖为底物时,K_m为0.824 mmol/L,V_max为769.230 μmol/（L·min）,k_cat为1.333 s^—1,k_cat/K_m为1.618 L/（mmol·s）。灵芝UGE对D-葡萄糖、半乳糖醛酸及N-乙酰葡萄糖胺有催化活性。通过优化pH、温度、底物与酶的配比、添加金属离子将转化率从16.0%提升至39.4%。【结论】灵芝UGE与植物来源的UGE酶学性质较为相似,其催化效率优于大部分细菌来源的UGE。本研究丰富了灵芝多糖糖供体合成途径重要酶的酶学特性信息,有利于深入了解灵芝多糖代谢合成途径。