微生物微培养系统研究现状与展望

微生物培养是微生物学的起源和根本,成功的微生物培养是进行后续研究的重要前提与基础。但是,微生物培养操作不仅耗费了科研人员大量的精力和时间,还存在着极大的人为误差。近年来,容量小、高通量、模块化、可操作性良好并可进行在线检测的微生物微培养系统得到了微生物学领域的广泛关注。文中介绍了应用于微生物学领域的微培养系统,并按系统构成分类讨论了微生物微培养系统的发展、应用和展望。     

红树林样品不经分离的微生物群体培养物生物活性研究

从海南、广西与广东三省的红树林区采集了181个样品,不进行微生物分离而直接作发酵剂接种到发酵培养基进行发酵,取发酵上清液进行抗细菌、抗真菌与肿瘤细胞毒活性的测定。同时对样品进行可培养微生物的分离与生物活性测定。结果显示:不同样品类型的生物活性差异较大。在15个具有强抗活性的样品中,有5个样品分离到的单株菌均无任何生物活性,说明这5个样品的生物活性可能是由微生物的群体作用产生的,也可能是某种没有培养出的微生物产生的。初步表明了探索微生物混合培养获得生物活性代谢产物的可能性。     

滴水湖沉积物中可培养优势微生物种群初探

于滴水湖湖心采集底泥样品,对底泥中可培养优势菌种进行分离、纯化,并利用Biolog微生物自动分析系统进行鉴定。结果显示,滴水湖沉积物中菌落总数为2.43×104CFU/g,分离纯化后的8株优势菌种中,革兰氏阴性菌占87.5%,其中7株为GN-NENT(革兰氏阴性非肠道菌)、1株为GP-ROD SB(革兰氏阳性芽孢杆菌)。鉴定结果显示,8株菌种分别为:鳗鱼气单孢菌(Aeromonas encheleia)、乙酸钙不动杆菌/基因型1(Acinetobacter calcoaceticus/genospecies1)、舒氏气单胞菌(Aeromonas schubertiiDNA group12)、腐败希瓦氏菌B(Shewanella putrefaciens B)、维罗纳/温和气单胞菌(Aeromonas veronii/sobria DNA group8)、坎氏弧菌(Vibrio campbelli)、蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides)和梅氏弧菌(Vibrio metschnikovii)。     

生物炭对农田土壤微生物生态的影响研究进展

生物炭作为新型土壤改良剂在国内外环境科学等领域受到广泛的关注.关于生物炭对土壤理化性质的改良研究较早,目前虽然已深入到土壤微生物生态的领域,但是大多数将土壤理化性质与土壤微生物生态分开考虑,缺乏对二者相互作用的系统评述.本文总结了施用生物炭后土壤理化性质的改变与土壤微生物群落变化之间的相互关系:生物炭不仅能够提高土壤pH值、增强土壤的持水能力、增加土壤有机质等,而且会影响土壤微生物的群落结构、改变细菌和真菌的丰度;施用生物炭后,土壤环境和土壤微生物之间互相影响互相制约,共同促进了土壤微生物生态系统的改良.本文旨在为生物炭改良农田土壤微生态的深入研究提供新的思路,从生态系统的角度促进生物炭环境效应影响的研究,使生物炭的应用更具有科学性和有效性,并对生物炭在相关领域的应用进行了展望.     

环境微生物不依赖于培养的基因组学研究及应用

微生物在生物圈中分布广泛,并且在地球物质循环中占有重要地位,但是约99﹪的微生物目前还不能通过传统的培养方法得到纯培养物（即未培养微生物）,给这些未培养微生物的研究带来很大的困难。随着分子生物学的快速发展及其在微生物研究中的广泛运用,促进了以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科--环境基因组学的产生和发展。在不进行相关微生物培养分离的情况下,通过从环境样品中直接提取获得所有微小生物的全部遗传物质,并构建环境基因组文库;进一步利用功能基因组学研究策略,从文库中寻找编码产生新的有生物活性产物的基因;通过对系统发育相关锚定位点基因序列分析,从而确定特定生态环境体系中未培养微生物的种类结构组成及进化地位,并最终重建该体系中微生物群体的基本物质循环模式。此外,环境基因组学也可以在对未培养微生物生理生化特性深入了解的基础上,建立发展合适的培养体系,最终获得某些特定微生物的纯培养物。本文对环境基因组的构建及相关分析研究策略的进展进行了综述;同时介绍了其在微生物分类及生态学研究的应用。     

我国结鱼属鱼类的系统分类及一新种的记述

结鱼属（Tor Gray）是鲃亚科中以下唇的唇后沟相连、侧瓣之间具中叶为共同离征的一个自然类群。我国结鱼属有3个亚属9个种（亚种）,其中包括一个新种,即半刺结鱼Tor（Tor）hemispinus,sp.nov.其主要鉴别特征是:背鳍最后不分枝鳍条有一半分节柔软,下唇中叶很短、吻须长、侧线鳞较多。 在鲃亚科中,下唇及唇后沟的演变具有划分属级特征的意义。从唇后沟中断到相通,直至中叶的出现,反映从四须鲃Barbodes到圆唇鱼Cyclocheilich-thys再到结鱼的演化过程,这正是它们从杂食性过渡到底栖性的结果。在结鱼中,随着底栖适应性的进一步加强,中叶由雏形发展为舌状的一个序列,呈现与食性相关的形态变异。半刺结鱼的中叶结构标志着类似圆唇鱼的祖先已经完成了向结鱼演化的初级阶段,因此它是结鱼属中迄今知道的最为原始的一个种。最后,通过特征分析,对已知9个种（亚种）的系统发育,用分支图解加以表示。     

波叶仙鹤藓的孢子培养及发育生物学研究

首次成功地进行了人工条件下波叶仙鹤藓(Atrichum undulatum(Hedw.)P.Beauv)单细胞孢子的培养,并详细研究、拍摄了其植物体(配子体)形态发育的全过程。孢子无后熟或体眠期,3-4天即可萌发,萌发率可达95％以上;培养10天左右绿丝体系统、轴丝体系统及假根开始分化,约40天开始出现芽体原基,50天芽体陆续形成,80天左右植物体完成营养生长,开始性器发育。初生假根发育不良,基原细胞不分裂,由绿丝体产生轴丝体的方式复杂,轴丝体细胞分裂面有球形和斜向、横向三种,芽原基分化时,首先在轴丝体上产生光合能力很强的细胞群,其基部产生芽原基,芽原基的分化成功率仅有50％左右,芽体形成后,原丝体系统多枯萎或特化为假根。并就波叶仙鹤藓的形态发育、生理生态、生殖和进化等方面也进行了理论探讨。     

高通量自动化微生物微液滴进化培养与筛选技术及其装备化

液滴微流控由于可以快速生成大量微液滴,并实现单个液滴独立的控制,每个液滴都可以作为独立的单元进行微生物培养,因此在微生物的高通量培养方面具有独特的应用优势.然而现有研究多停留在实验室搭建和使用阶段,存在操作要求高、影响因素多、缺乏自动化集成技术等关键问题,制约了液滴微流控技术在微生物研究中的应用.文中以解决液滴微流控技...     

40种蕨类植物matK基因的系统分类及分子进化研究

采用“放松分子钟”模型、氨基酸位点正选择模型和分子内共进化网络估算方法,对蕨类植物Ⅱ型内含子成熟酶蛋白K(Maturase K,MATK)编码基因matK的进化趋势进行研究。结果显示:matK基因在蕨类植物系统学研究中具有一定的应用价值,与rbcL基因和psaA基因联合后能显著提升系统发育树的可信度;蕨类植物MATK蛋白中存在少数曾经历正选择的位点;MATK蛋白内部有多对氨基酸位点共同构成共进化网络。在被子植物兴起环境改变后,MATK蛋白部分位点发生适应性进化,通过位点间共进化网络协同作用方式提升蕨类植物对新光合环境的适应能力。     

不同起源格氏栲林分下土壤微生物生态分布的初步研究

本文研究了福建三明小湖天然起源和人工起源的格氏栲林下土壤微生物的生态分布。两种起源的格氏栲林下土壤微生物中细菌占绝对优势,人工林芽孢杆菌所占细菌总数比例远大于天然林;天然林微生物总数、细菌、真菌以及固氮菌等生理类群的数量均高于人工林,而且,随着坡位的下降表现为由低至高的递增趋势。青霉和木霉是土壤真菌的优势种属,链霉菌属中的白色类群和黄色类群构成了土壤放线菌的主要组分,但在天然林中的数量明显低于人工林。     

开发未可培养微生物技术的研究进展

细菌的"活的非可培养状态"(VBNC, viable but nonculturable)发现于20世纪80年代,处于此状态的细菌不但丧失了在培养基上生长繁殖的能力,而且具有与原菌相似的致病性,成为可以逃避检测的"隐性"传染源,对周围的环境及人类安全构成潜在威胁.作为公认的未可培养微生物,它一直是预防医学、流行病学、微生物生态学以及公共卫生检验检疫方面研究的热点问题之一.现代分子生物学技术和基因组学的深入研究,为开发环境中的未可培养微生物提供了新的研究方法和机遇.其中遗传指纹图谱技术、宏基因组技术显示出一定的优势,同时,随着各种细菌的非可培养状态的实验室模型已日臻成熟,这为开发和利用未可培养微生物资源提供了新的研究思路.     

开发未可培养微生物技术的研究进展

细菌的“活的非可培养状态”(VBNC, viable but nonculturable)发现于20世纪80年代, 处于此状态的细菌不但丧失了在培养基上生长繁殖的能力, 而且具有与原菌相似的致病性, 成为可以逃避检测的“隐性”传染源, 对周围的环境及人类安全构成潜在威胁。作为公认的未可培养微生物, 它一直是预防医学、流行病学、微生物生态学以及公共卫生检验检疫方面研究的热点问题之一。现代分子生物学技术和基因组学的深入研究, 为开发环境中的未可培养微生物提供了新的研究方法和机遇。其中遗传指纹图谱技术、宏基因组技术显示出一定的优势, 同时, 随着各种细菌的非可培养状态的实验室模型已日臻成熟, 这为开发和利用未可培养微生物资源提供了新的研究思路。     

宏基因组学在未培养微生物研究中的应用

自然环境中约99%的微生物不能用传统的分离培养方法获得其纯培养。随着宏基因组技术的出现,人们可以对这一庞大的未知世界进行多方面的研究,包括微生物的生理、生态及其基因功能等。利用这一技术,研究者已经对地球上的许多生境进行了研究,并取得了很多新的成就。简要概述这一技术在研究未培养微生物方面的应用。     

东海洋山港沿岸土壤、海水样本中Ⅰ型PKS基因的初步筛选鉴定与功能分析

为考察土壤和海水中Ⅰ型聚酮合酶(polyketide synthase,PKS)基因的多样性和差异,本研究自行设计了一套针对PKS基因中酮缩合酶(ketosynthase,KS)片段的简并引物,使用PCR方法直接克隆东海洋山港沿岸土壤和海水DNA样本中的KS片段,去除重复序列后,共获得了23条不同的KS片段(长度为630 bp～690 bp),提交GenBank皆获登录号,其中19条来自土壤(DQ640993,DQ640997、DQ641926、DQ641927、DQ673137～DQ673151),4条来自海水(DQ673151,EF554859～EF554861),由核苷酸序列推断出的氨基酸序列保守,与GenBank中已知KS基因片段的相似度在45%到85%之间,种系发生分析表明,其中14条KS片段(来源于海水的KS片段皆在其中)应来源于典型的KS群,而剩余9条则来源于杂合的PKSmRPS(Non-ribosomalpeptide synthetase.非核糖体多肽合成酶)群.另外,几条KS基因特征明显,可用于进一步的研究.     

百里杜鹃保护区马缨杜鹃土壤真菌群落特征

近年来,贵州百里杜鹃保护区戛木管理区发现有部分马缨杜鹃感染根腐病,造成其大量死亡,致病机制尚不明确。为了研究马缨杜鹃根腐病发病区土壤真菌群落结构组成,探讨真菌微生物种类组成变化与根腐病发病的关联,以感病马缨杜鹃根部土壤和未感病马缨杜鹃根部土壤的土壤为对象,利用高通量测序技术进行测序,发现2份感病杜鹃根部土壤中分别有846和911个操作分类单元(operating taxonomic unit, OTUs),而未感病杜鹃根部土壤仅有439个OTUs。通过分析土壤真菌物种丰度和分类、α-多样性、β-多样性、主成分(principal component analysis, PCA)分析和聚类分析。结果表明:感病马缨杜鹃和未感病马缨杜鹃根部土壤真菌多样性和群落结构存在较大差异,未感病杜鹃根部土壤的真菌微生物种类明显少于感病杜鹃根部土壤。     

Effect of Storage Temperature on Soil Nematode Community Structures as Revealed by PCR-DGGE

The optimal duration and conditions for storage of soils collected for nematode community analyses are unknown. To study this issue, three types of soils with different geographical origins from the subarctic to cool-temperate Japan were kept at three temperature levels (5, 10, and 20(°)C) for up to 8 wk following collection. During the storage period, nematode population density was measured, and community structure was assessed by polymerase chain reaction denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE). No significant changes in the population density or diversity of nematodes (Shannon-Wiener Diversity Index) were observed during storage compared to initial states, except that density in an andosol collected from Tsukuba, Central Japan decreased significantly after 28 d of storage at 5(°)C. However, a regression analysis showed a declining trend in nematode density in the latter half of the storage period when soils were stored at 5 or 20(°)C, depending on the geographic origin of the soil. These results indicate that soils can be stored for 14 d at 5-20(°)C, with 10(°)C as optimal. This is the first study to experimentally determine the optimal preservation conditions for nematode assemblages in soils that are to be analyzed using PCR-DGGE.     

碱性土壤微生物基因的克隆和多样性分析

从碱性土壤样品中直接抽提和分离宏基因组DNA, 首先构建了包含5 562个阳性克隆的碱性土壤16S rDNA文库, 随机抽取9个克隆测序后构建的系统进化树表明了碱性土壤环境微生物种群基因的多样性。纯化土壤宏基因组DNA后采用EcoRⅠ酶部分酶切处理, 我们又构建了以pGEM-3Zf(+)为载体的DNA部分文库AL01。AL01文库包含23650个克隆, 随机插入载体的外源DNA片段平均大小为3.2 kb左右, DNA文库的总容量为75.68 Mb。建库效率为从每克环境样品中获得6 000个左右的含随机外源DNA片段插入载体的克隆。采用酶活筛选策略, 我们从AL01文库中筛选到一个编号为pGXAA2011的阳性克隆携带有一个完整的碱性蛋白酶基因。蛋白酶活性检测其酶活作用最佳温度为40℃, 最适作用pH 值为9.5。另外, 我们还克隆和表达了一个新型b-葡萄糖苷酶基因unglu01, 该基因和现有数据库中的b-葡萄糖苷酶基因没有任何DNA或者氨基酸水平的同源性。将unglu01基因的ORF与表达载体pETBlue-2连接后导入宿主菌株Tuner(DE3)pLacI中, 该重组表达克隆在含柠檬酸高铁铵和七叶苷的LA平板上表现清晰的b-葡萄糖苷酶活性, SDS-PAGE电泳可以检测到29 kDa大小的目的蛋白。     

油菜秸秆混合发酵降解菌的筛选

油菜秸秆含有大量木质纤维素,该类物质结构稳定,不易降解,限制了其工业化应用.通过对10株包括细菌、酵母菌和白腐真菌的菌株产酶能力和特性进行比较,并进行共同培养试验,筛选出5株可共同生长的木质纤维素降解菌BS09、BL、PC、TS和KS.通过对这5个菌株单独发酵降解油菜秸秆的能力考察,结果表明:PC对木质纤维素的降解能力...     

Effects of Mixed Cropping on a Soil Nematode Community in Honduras

Nematode-resistant tropical legumes are effective in reducing populations of plant-parasitic nematodes when used in rotation systems. Mixed cropping is a common practice of many small farmers in Central America, but little is known about the effects of tropical legumes on nematode communities under these systems. To examine the effects of intercropping on the nematode fauna associated with squash (Cucurbita pepo) and cucumber (Cucumis sativa) in Honduras, two field experiments were conducted to compare nematode density and diversity in soil under cucurbits grown as a monocrop with that in soil under cucurbits intercropped with alfalfa (Medicago sativa) or hairy indigo (Indigofera hirsuta). A parallel series of field tests compared soil nematode communities associated with a cucurbit monocrop and a cucurbit intercropped with marigold (Tagetes patula), which may decrease nematode populations through the production of toxic root exudates. Among all four tests, over a period of 90 days, there were no consistent differences in densities of various nematode genera or trophic groups in intercropped versus monocropped plants, nor were there consistent differences in community diversities among treatments.     

磺胺甲恶唑高效降解菌群的多样性分析和降解微生物的分离表征

为了解决养殖水体中抗菌药物磺胺甲恶唑残留污染的问题,以抗菌药物磺胺甲恶唑为唯一碳源,通过连续4次传代富集,获得了磺胺甲恶唑降解菌群。通过16S V3-V4区高通量测序分析了每个代次的群落组成和丰度变化,推测了与磺胺甲恶唑降解相关的菌株信息,进一步连续分离纯化到了磺胺甲恶唑降解菌株LLE3。经16S rDNA及生理生化鉴定,初步将LLE3鉴定为鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）菌株。对该菌进行了降解条件优化,在最优降解条件下（30 ℃,pH 7,接种浓度为5×107 CFU·mL-1）,该菌7 d内对50 mg·L-1的磺胺甲恶唑降解效率可达93.7%。运用高效液相色谱与质谱联用鉴定了菌株LLE3降解后的代谢产物为N-\[4-(1,2-恶唑-3-基氨磺酰基)苯基\]乙酰胺。研究结果为磺胺甲恶唑污染的水体和土壤环境修复提供了优良的微生物资源。