生物矿化一蜡状芽孢杆菌聚金作用的研究

介绍了生物矿化-蜡状芽孢杆菌聚金作用原理.生物活动对矿石的风化、淋滤和沉积都有很大的影响.蜡状芽孢杆菌聚金作用主要与蜡状芽孢杆菌细胞壁的化学成分和结构功能有关.原因是其细胞壁有一层很厚的网状的肽聚糖、多糖、核酸和蛋白质结构,并且在细胞壁表面存在的磷壁酸质和糖醛酸磷壁酸质连接到网状的肽聚糖上.磷壁酸质的磷酸二脂和糖醛酸磷壁酸质的羧基使细胞壁带负电荷,具有离子交换的性质,能与溶液中带正电荷的金属离子进行交换反应.这些过程是蜡状芽孢杆菌细胞壁聚集金的主要作用机制.     

巴氏芽孢杆菌矿化作用机理及应用研究进展

本文介绍了具有诱导碳酸钙矿化功能的巴氏芽孢杆菌及其矿化核心酶脲酶的结构与功能,较为系统地综述了巴氏芽孢杆菌矿化作用的生物机制,简要介绍了国内外多领域关于巴氏芽孢杆菌矿化应用的研究现状及典型应用案例,并探讨了相应微生物矿化技术在特定环境下的应用前景及在未来应用中可能存在的不足之处,相关分析论述对进一步推进微生物矿化技术的应用具有较为重要的意义.     

基于不同氮源培养条件的巴氏芽孢杆菌脲酶功能转录组分析

巴氏芽孢杆菌是源于土壤的革兰氏阳性菌,人们利用其高效的脲酶活性诱导产生碳酸钙的现象开发了多种应用场景.然而,巴氏芽孢杆菌的生物矿化相关代谢机制还不够明确,尤其是对在矿化作用中发挥核心作用的脲酶基因结构、表达调控机制及关联代谢等方面的研究相对较少.当前,巴氏芽孢杆菌应用研究中面临的矿化反应不可控性及不稳定性等问题都源于脲酶代谢机制的研究匮乏.因此,进一步揭示巴氏芽孢杆菌脲酶的基因信息、表达调控机制及相关代谢机理迫在眉睫.本文通过转录组测序,对比了4种培养条件下巴氏芽孢杆菌的生长情况和基因表达情况,解析了脲酶的代谢机制,结果进一步证明ATP合成与脲酶表达及尿素水解相关联,最终预测了脲酶的双操纵子结构.     

蜡状芽孢杆菌与食物中毒及感染症

(一) 蜡状芽孢杆菌与食物中毒及感染症的关系蜡状芽孢杆菌是革兰氏阳性的需氧芽孢菌。在需氧芽孢菌中,除炭疽芽孢杆菌外,曾被认为是非致病菌和污染菌。但在六十年代以来作了大量的工作,逐步认识到它在医学上的重要性。     

粗毛栓菌和蜡状芽孢杆菌及其共固定菌对pb2+的吸附

将粗毛栓菌菌丝球与蜡状芽孢杆菌共固定为共固定菌.以粗毛栓菌菌丝球、蜡状芽孢杆菌和共固定菌为研究对象,测定不同吸附时间、初始pH、吸附剂浓度和pb2+浓度对3种生物吸附剂吸附pb2+的影响,并将3种生物吸附剂吸附pb2+前后的红外吸收光谱进行分析比较.结果表明:在吸附剂浓度为2g.L-1、pH为5.0、pb2+浓度为50 mg·L-1条件下对pb2+吸附lh效果良好,其吸附率分别为71.7％、91.0％和96.9％.生物吸附剂红外光谱主要由蛋白质、碳水化合物和含硫、磷酸基团的吸收带组成,表明对pb2+吸附起主要作用的官能团是羟基、羧基、磷酸基和含硫基团.     

生物炭对土壤有机碳矿化的激发效应及其机理研究进展

近年来由于生物炭具有碳素稳定性强和孔隙结构发达等特性,其在土壤固碳减排方面的作用研究受到广泛关注.然而当生物炭进入土壤环境后最终是增加土壤碳的储存还是促进土壤碳的排放?目前学术界对该问题仍存在争议.生物炭对土壤有机碳的激发效应及其机理研究有待进一步深入开展.本文在分析生物炭自身碳素组分和稳定性、孔隙结构及表面形态特征的基础上,综述了添加生物炭对土壤本底有机碳矿化产生激发效应的研究进展,分别阐述了产生正激发和负激发效应(即促进和抑制矿化)的机制机理,认为正激发效应主要是基于生物炭促进土壤微生物活性增强、生物炭中易分解组分的优先矿化以及由此引发的土壤微生物的共代谢作用,而负激发效应主要是基于生物炭内部孔隙结构和外表面对土壤有机质的包封作用和吸附保护作用、生物炭促进土壤有机-无机复合体形成的稳定化作用、生物炭对土壤微生物及其酶活性的抑制作用.最后对今后相关研究方向进行了展望,以期为生物炭在土壤固碳减排方面的应用提供理论依据.     

生源要素有效性及生物因子对湿地土壤碳矿化的影响

湿地土壤是全球碳存储的重要场所,湿地生态系统的碳循环过程对全球变化有重要指示作用。土壤碳矿化是湿地生态系统碳循环的重要环节,对于认知湿地生态系统生物地球化学循环过程具有重要的意义。综述了生源要素及生物因素对湿地土壤碳矿化的内在作用机制。土壤活性有机碳库通过调节土壤能源物质和微生物活性影响土壤碳库的有效性,是表征土壤碳矿化的敏感指标。湿地其它养分如N、P、S等元素的有效性也是影响土壤碳矿化的关键要素。电子受体(NO₃^-、SO₄^2-、Fe³⁺、Mn⁴⁺等)对湿地土壤碳矿化和有机碳转变的影响主要通过电子受体的还原过程完成,在厌氧分解过程中,湿地土壤利用难溶性电子受体可能是土壤C矿化的更重要途径。动物、植物、微生物群落和区系等则是土壤碳矿化的主要驱动因子。土壤动物区系在有机态养分矿化为无机态养分的过程有着独特的功能,能显著增加土壤碳矿化。土壤微生物的活性,决定着土壤中有机碎屑的降解速率,是土壤有机碳分解周转的主要诱导因素。湿地植物则通过影响根系、微生物呼吸底物的供应以及对小气候和土壤因子的调节而影响土壤有机质的分解。湿地生源要素和生物因子还极易与土壤理化性质如温度、水分、pH值和质地等环境因素形成交互和制约,共同影响土壤碳矿化。最后,提出了进一步研究生源要素和生物因素与湿地土壤碳矿化关系需要解决的一些重要问题。     

一株养殖大菱鲆体表溶血性蜡状芽胞杆菌的分离鉴定及基因组分析

蜡状芽孢杆菌是能产生孢子的革兰氏阳性菌,广泛分布于水体和土壤中,因能引起食物中毒而广为人知。本研究中,从养殖大菱鲆体表分离到一株溶血性细菌,经形态学鉴定和系统发育学分析,鉴定为蜡状芽孢杆菌。根据分离的时间和地点,这株溶血性的菌株被命名为蜡状芽孢杆菌WH2015。溶血试验证实WH2015菌株能够裂解羊红细胞。对蜡状芽孢杆菌WH2015基因组测序和分析的结果显示其基因组大小为5.8 Mb,平均G+C含量为35%,有6 568个基因。与其它蜡状芽孢杆菌株系进行比较基因组分析显示,WH2015菌株基因组几乎拥有所有的核心溶血性基因,提示其溶血机理与其它报导过蜡状芽孢杆菌株系的溶血机理相似。本研究在分离鉴定养殖大菱鲆体表溶血性蜡状芽胞杆菌WH2015的基础上,对其基因组进行了测序和分析并鉴定了其所具有的致病性基因和毒力因子,帮助我们理解由蜡状芽孢杆菌引起的养殖大菱鲆疾病,以及为其防治措施的实施和疾病的治疗提供可靠的理论基础。     

粗毛栓菌和蜡状芽孢杆菌及其共固定菌对Pb2+的吸附

将粗毛栓菌菌丝球与蜡状芽孢杆菌共固定为共固定菌.以粗毛栓菌菌丝球、蜡状芽孢杆菌和共固定菌为研究对象,测定不同吸附时间、初始pH、吸附剂浓度和Pb²⁺浓度对3种生物吸附剂吸附Pb²⁺的影响,并将3种生物吸附剂吸附Pb²⁺前后的红外吸收光谱进行分析比较.结果表明： 在吸附剂浓度为2 g·L^-1、pH为5.0、Pb²⁺浓度为50 mg·L^-1条件下对Pb²⁺吸附1 h效果良好,其吸附率分别为71.7%、91.0%和96.9%.生物吸附剂红外光谱主要由蛋白质、碳水化合物和含硫、磷酸基团的吸收带组成,表明对Pb²⁺吸附起主要作用的官能团是羟基、羧基、磷酸基和含硫基团.     

农业上的应用

生物防r治951D11 ’苏云尊孢杆曹G7的抑■活性[俄]/Konstsnti—noYa,G.E.…/Biotekhnologiya..1994,(1).一15～18[译自DBA,1994,13(16).94—09248] 苏云金芽孢杆菌G7菌株及其培养液(cf 1)具有抗苏云金芽孢杆菌苏云金HD2、苏云金芽孢杆菌tolworthy 12、枯草杆菌366、蜡状芽孢杆菌569、胃八叠球菌和黄色八叠球菌的活性。菌株HD2只对蜡状芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌tolworthy有活性。热处理可消除G7 cf l对除八叠球菌外其它所有细菌的活性并可去除IPID2的全部活性.链霉蛋白酶可去除HD2的全部活性,但只阻断G7对八叠球菌的活性。有数据…     

巴氏芽孢八叠球菌及相关微生物的生物矿化的分子机理与应用

巴氏芽孢八叠球菌是迄今为止所知的利用尿素降解进行生物矿化的最为高效的微生物系统之一,基于其碳酸钙生物矿化形成的"超强能力",巴氏芽孢八叠球菌已经被成功地应用于沙石、土壤等生物固化中,成为一种全新的、具有极大潜力的生物建筑辅助技术,被称为"生物水泥"。由于巴氏芽孢八叠球菌分离自土壤,没有病原性并具有极好的环境友好性。近年来,其应用领域被拓展到环境治理乃至健康医疗领域,成为全新的研究热点。然而,与应用研究相比,人们对巴氏芽孢八叠球菌生物矿化背后的分子机理还知之甚少。因此,这里针对迄今为止国内外对于巴氏芽孢八叠球菌生物矿化相关的分子机理的研究进行分析介绍,在此基础上综述了包括建工、环境、及医疗健康领域在内的巴氏芽孢八叠球菌的应用,希望能够促进对于该球菌矿化的研究。     

两株对虾育苗用益生芽孢杆菌的筛选和鉴定

从土壤和虾池中分离到22株具有不同特征的芽孢杆菌,分别将各菌株对数期约5×10^8个细胞添加到500mL预先加有凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）无节Ⅲ期幼体的水体中,各菌株在初始水体中含量均约为106个细胞/mL,根据各菌株对无节Ⅲ期到蚤状Ⅱ期幼体变态成活率的影响,从中初步筛选出10株对幼体变态成活有极显著（p〈0.01）效果的芽孢杆菌。进一步又从初筛到的10个菌株中复筛到2株对幼体变态成活最为明显的芽孢杆菌,菌株zou4和zou8。两菌株与复筛的其他8株芽孢杆菌相比,均显著（p〈0.05）促进幼体变态存活率。根据形态和生理生化特征,菌株zou4和zou8分别初步鉴定为坚强芽孢杆菌（Bacillus firmus）和蜡状芽孢杆菌（B.cereus）。为进一步确定zou4和zou8的分类地位,测定了两菌株的16S rRNA基因序列,分析了相关细菌16S rDNA序列的同源性,构建了系统发育树。结果表明菌株zou4和zou8分别与坚强芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌的同源性最高,相似值均为99%以上。系统发育树上zou4和zou8也分别与坚强芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌聚为一类。综合上述结果,芽孢杆菌zou4和zou8菌株分别被鉴定为坚强芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。     

趋磁细菌蛋白参与磁铁矿生物矿化机制的研究进展

生物矿化是生命体系中的一种重要而又特殊的生理过程。生命体中存在着各种各样的生物矿化产物,从生物体骨骼与牙齿到纳米级的金属氧化物都是生物矿化的产物。生物矿化与普通矿化的最大不同就是其反应过程中有生物分子、生物代谢、细胞以及有机基质的参与。多种生物因素参与的矿化反应,不仅反应条件温和,而且反应产物具有更好的材料性能和生物兼容性,最为典型的是趋磁细菌可以通过生物矿化过程形成尺寸均一、单磁筹的生物膜包裹着的磁性纳米晶体——磁小体。本文主要介绍了趋磁细菌重要磁小体膜蛋白以及铁载体蛋白(铁蛋白)在磁铁矿生物矿化过程中的作用和功能,综述了该领域的最新研究概况。通过对趋磁细菌发生生物矿化过程的深入探讨可进一步揭示生物大分子调控无机矿物生长的分子机制,为仿生合成新型生物材料提供重要的理论依据。     

蜡状芽孢杆菌活菌制剂(促菌生)大罐深层培养的研究

本试验就蜡状芽孢杆菌大罐深层培养法进行了初步研究,基本解决了蜡状芽孢杆菌大罐液体深层培养条件下芽孢生成、适宜培养基的选择、培养方法的建立以及菌体的收集方法等技术问题,大罐深层培养生产工艺的建立较固体培养法产量大为增加,污染耗损降至最低,减少劳动强度和繁琐的操作,而且产品质量得到保证和提高.     

地衣芽孢杆菌16S rRNA基因的TD-PCR扩增及系统发育分析

运用16SrRNA基因序列分析了中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)保存的30株地衣芽孢杆菌的系统发育关系,结果显示:24株菌株位于地衣芽孢杆菌系统发育分支;3株菌株位于蜡状芽孢杆菌-苏云金芽孢杆菌系统发育分支;1株菌株位于枯草芽孢杆菌系统发育分支;2株菌株与其它地衣芽孢杆菌菌株间序列同源性为96.4%~97.4%,明显低于其它地衣芽孢杆菌菌株间同源性,分类地位不明确,有待进一步讨论。通过比较分析16SrRNA基因5′端500bp、3′端500bp以及其全基因的系统发育树,表明16SrRNA基因5′端500bp可以很好的代表全基因序列进行系统发育研究,可用于区分地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌以及蜡状芽孢杆菌分支。     

玉米根系内生细菌种群及动态分析

2000-2002年,先后对辽宁省14个玉米主栽品种进行了根系内主要细菌种群分析．结果表明．玉米内生细菌的主要种群为芽孢杆菌属(Bucillus spp．),此外还包括肠杆菌属、沙雷氏杆菌属、假单胞菌属、黄单胞菌属和棍状杆菌属．其中Bacillus分布最广,已鉴定出8个种,包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、炭疽芽孢杆菌、蕈状芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、环状芽孢杆菌．Bacillusspp．总量占根系内生细菌总量比苗期和成株期分别为75．5％和76．6％．内生细菌在不同玉米品种和不同生育期之间存在程度不同的差异．研究发现,品种的遗传背景与其内生细菌的种类和数量显著相关．     

生物矿化作用机理

生物矿化作用类型可分为诱导和控制两种。生物从空间、构造和化学二方面进行控制、形成大小均匀、形状一致和排列规则的生物晶体。生物矿化位有胞内外泡囊、合胞体和有机基质、细胞层、生物矿物体后三者两两组合的空间。生物矿化作用经历核化、沉淀或生长和相变三个过程。生物利用有机基质，以结构大分子作为间隔底质，以酸性糖朊作为核化模板，来控制生物晶体的核化和牛长。由于过饱和度大、活化能大和抑制剂存在，生物矿物经常先沉淀含水非晶质相，再相变为含水结晶矿物相，最后相变为不含水的结晶矿物。     

草地生态系统中土壤氮素矿化影响因素的研究进展

氮素是各种植物生长和发育所需的大量营养元素之一,也是牧草从土壤吸收最多的矿质元素．土壤中的氮大部分以有机态形式存在,而植物可以直接吸收利用的是无机态氮．这些有机态氮在土壤动物和微生物的作用下。由难以被植物直接吸收利用的有机态转化为可被植物直接吸收利用的无机态的过程就是土壤氮的矿化．氮素矿化受多种因子的影响,这些因子可以归结为生物因子和非生物因子．生物因子包括：土壤动物、土壤微生物和植物种类．土壤动物可以促进土壤有机质的矿化;土壤微生物种类、结构及功能与氮的分解、矿化有密切的关系;不同的植物种类对土壤氮素的矿化作用是不相同的,一般来说。有豆科植物生长的土壤比其它种类土氮素矿化的作用大．非生物因素一般可以分为环境因子和人类活动干扰．环境因子中土壤温度和含水量对土壤氮素矿化的影响是国内外众多科学家研究的方向．尽管如此,在此方面的研究还没有取得一致意见,仍然需要进行这方面的研究,而在其他诸如：不同的土壤质地与土壤类型方面,研究报道的结论也很不一致,草地生态系统中人类活动对土壤氮素矿化的影响主要包括,不同强度的放牧,割草以及施肥、火烧强度等．非生物因子对氮素矿化的影响非常直接和明显,尤其是人类活动．本文综述了近年来影响草地生态系统土壤氮素矿化有关因素的一些进展．     

一株来自蚯蚓的产纤溶酶蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus的筛选及鉴定

对来自4个不同省份的5条蚯蚓的肠道及体表细菌进行分离,共获得122株细菌。通过脱脂奶粉平板法初筛,纤维蛋白平板法复筛,以透明圈为筛选标记,共筛选出产纤溶酶菌株12株,其中菌株SC-3-W-3的纤溶酶活力较高,达到了538.64 U/mL(相当于尿激酶的活力单位)。通过对其形态、培养、生理生化特征进行研究,发现其与蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus Frankland的特征很相符。进一步对SC-3-W-3的16S rDNA序列及系统发育分析表明,该菌株与蜡状芽孢杆菌的同源性高达100%。综合生理生化及16S rDNA序列比对结果,将SC-3-W-3菌株鉴定为蜡状芽孢杆菌。     

蜡状芽孢杆菌群中规律成簇间隔短回文重复序列的生物信息学分析

规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)是最近发现针对噬菌体等外源遗传物质的获得性和可遗传性的新型原核生物防御系统。通过BLAST、多序列比对、RNA二级结构预测等生物信息学方法对已经完成全基因组测序的蜡状芽孢杆菌群24个菌株进行CRISPR的系统分析,结果表明:42%的菌株含有该结构;8个CRISPR座位的正向重复序列可以形成RNA二级结构,提示正向重复序列可能介导外源DNA或RNA与CAS编码蛋白的相互作用;31%的间区序列与噬菌体、质粒、蜡状芽孢杆菌群基因组序列具有同源性,进一步验证间区序列很可能来源于外源可移动遗传因子。由于大部分蜡状芽孢杆菌群菌株含有多个前噬菌体和质粒,通过对蜡状芽孢杆菌群CRISPR的分析,为揭示其对宿主菌与噬菌体,以及宿主菌与质粒间的关系奠定基础。