极地微生物资源的研究现状及挑战

南极和北极区域存在着苔原、冻土、海洋、冰川、湖泊和高山等多种地质地貌,其低温、干燥、强辐射和贫瘠等环境形成了独特而多样化的微生物群落,是微生物资源的宝库。本文对极地微生物的低温酶、多糖以及其代谢产物(抗菌活性物质、表面活性剂、色素、挥发性有机物等)的功能和应用进行了概述,综述了极地微生物及其模式菌株的种类和保藏量,以及极地微生物专利申请和相关研究机构的现况,探讨了在极地微生物勘探中关于可培养性、宏基因组方法以及大数据的挑战。     

极地微生物 —— 新天然药物的潜在来源

微生物是极地生态系统的重要组成部分.由于极地独特的地理、气候及环境特点,极地微生物所具有的新颖性与多样性,在科学研究、应用开发等方面都具有重要价值,并逐渐受到人们的广泛关注.有关极地微生物的资源勘探与代谢活性产物研究,已成为国际微生物学研究的热点之一.结合笔者的工作实践,对近年来极地微生物资源的勘探与收集情况进行了介绍,并着重对以医药与生物农药等为目标的极地微生物产活性化合物的研究现状进行了概述,同时还对目前一些影响研究工作开展的限制因素进行了讨论.可以预见,针对极地微生物资源的研究开发工作,将会给新型天然药物的筛选与发现带来新的机遇与突破.     

未培养微生物研究:方法、机遇与挑战

自然界中绝大部分的微生物仍是未培养的,称之为未培养微生物或微生物"暗物质"。对其进行研究不仅有助于认识微生物多样性及其代谢特征,加深对环境中微生物参与的生态学过程的理解,还有利于重构生命之树,揭示微生物的进化历程,具有重要的科学意义。同时未培养微生物是发现新基因资源和新活性物质的巨大宝库。随着现代分子生物学研究方法和培养技术的成熟和完善,从环境中直接破译未培养微生物的遗传信息,并实现培养逐渐成为可能。本文主要介绍了基于宏基因组技术和单细胞基因组技术或两者结合运用,研究环境中未培养微生物的主要方法和挑战,总结分析了目前已经解析的未培养微生物的主要类群,并对未来研究的机遇进行了展望。     

极地陆域微生物多样性研究进展

极地是指高纬度、高海拔地区,包括南极(60°S以南)、北极(60°N以北)和被称为“第三极”的青藏高原地区(平均海拔4,500 m).这些地区气温极低、养分极度贫乏,生态系统非常脆弱,对全球气候变化极为敏感,该地区生态系统一旦破坏将很难恢复.尽管极地地区自然条件恶劣,但在这些极端环境中栖息着大量微生物,是元素生物地球化学循环的主要驱动者,对极地生态系统的构建和维持具有非常重要的作用.本文综述了极地土壤、湖泊和冰川等陆域环境微生物研究进展.在这些极地环境中,目前已发现了Acidobacteria,Actinobacteria,Bacteroidetes,Cyanobacteria和Firmicutes等类群,这些微生物具有嗜盐/耐盐及耐低温等特征.我国在极地微生物生态学研究方面落后于发达国家,建议优先发展较易到达的青藏高原地区微生物生态学长期定位观测,这将有助于较快提升我国极地微生物多样性研究水平,深入了解极端生命过程及其生态学效应.     

一株抗小鼠乳腺癌和一株有抑菌活性的北极细菌的初步研究*

从采自北极的海泥、海水样品中共分离得到101株低温细菌,采用小鼠温敏型乳腺癌tsFT210细胞株和纸片扩散法对其进行了抗肿瘤和抑菌活性筛选,得到抗肿瘤活性细菌1株,抑菌活性菌株8株,并对其中抑菌活性较强的一株细菌AR084的适宜发酵条件、活性物质的稳定性进行了初步研究,确定了其培养条件。报道了北极海洋微生物的抗肿瘤和抑菌活性,且抑菌活性尚未见有报道。由此表明,极地微生物是潜在的活性物质的来源,在基础研究和开发应用方面具有广阔的前景。     

一株抗小鼠乳腺癌和一株有抑菌活性的北极细菌的初步研究

从采自北级的海泥、海水样品中共分离得到101株低温细菌,采用小鼠温敏型乳腺癌tsFT210细胞株和纸片扩散法对其进行了抗肿瘤和抑菌活性筛选,得到抗肿瘤活性细菌1株,抑茼活性菌株8株,并对其中抑菌活性较强的一株细菌AR084的适宜发酵条件、活性物质的稳定性进行了初步研究,确定了其培养条件。报道了北极海洋微生物的抗肿瘤和抑菌活性,且抑菌活性尚未见有报道。由此表明,极地微生物是潜在的活性物质的来源,在基础研究和开发应用方面具有广阔的前景。     

微生物源抗植物病毒物质及其抗病毒机理的研究进展

微生物代谢产生的有抗病毒作用的活性物质,具有内吸活性强、安全高效的优点.目前从微生物资源中筛选并获得抗植物病毒物质已经成为研究的热点,对微生物抗病毒物质的分离提取和抗病机理方面的研究已经取得了一定的进展.对来源于不同种类微生物的抗病毒活性物质,以及抗病机理作了论述,并对微生物源抗植物病毒物质研究进行了展望.     

南极三洋藓(Sanionia uncinata)细菌群落组成分析

【背景】南极苔藓中蕴藏着丰富的极地微生物资源,然而目前对南极苔藓细菌群落组成的研究较少,限制了对这类极端生境微生物资源的开发和应用。【目的】在南极长城站不同地点随机取样,揭示南极三洋藓(Sanioniauncinata)的细菌群落结构组成。【方法】采用IlluminaHiSeq高通量测序技术对3个苔藓样品的16S rRNA基因V4区进行测序及生物信息学分析。【结果】3个苔藓样品中共获得细菌总优化序列273 367条。基于97%序列相似度,细菌优化序列聚类为9 579个OTU。分类地位明确的细菌可归为14门27纲50属。优势类群是变形菌门(Proteobacteria)(30.70%)、拟杆菌门(Bacteroidetes)(19.67%)、疣微菌门(Verrucomicrobia)(12.43%)、蓝细菌门(Cyanobacteria)(10.55%)及放线菌门(Actinobacteria)(9.36%)。在属水平上,56.73%属于未知细菌。【结论】南极三洋藓(Sanionia uncinata)中具有丰富多样的细菌,该研究为今后极地微生物研究奠定了基础。     

给南极画像

正极地科考,测绘先行。测绘在极地科考中发挥了重要的保障服务作用,同时也是科研工作者研究南极及其环境变化的重要观测手段,为人们更深入地认识南极做出了贡献。30多年来,一代代测绘科研人员前仆后继,探索南极奥秘,揭示地球科学规律,引领着南极测绘科学问题的研究潮流,为我国极地测绘考察探索出了一套完整的科学技术体系,填补了我国相关科学研究领域的空白。     

南极冰下水生态系统微生物与生源元素循环研究进展

南极大陆冰盖下存在液态水,形成了由冰下湖、冰下河/溪、冰封湖和冰架下水体等组成的冰下水生态系统,具有低温、黑暗和寡营养等极端的环境条件特征。微生物主导了南极冰下水生态系统,其具有丰富多样的种群构成、功能形式和独特的适应机制,在生源元素生物地球化学循环过程中起了重要作用。研究南极冰下微生物群落的生态特征及其参与的生源元素地球化学循环过程,可为揭示地球生命演化和探索外星生命提供指示,具有重要的科学意义。本文综述了南极冰下水生态系统的极端环境条件、冰下微生物的多样性、冰下微生物参与的生物地球化学循环以及冰下微生物的适极机理,最后基于研究现状展望了南极冰下微生物的未来研究方向。     

Curcuminoids as inhibitors of thioredoxin reductase: A receptor based pharmacophore study with distance mapping of the active site

Curcumin is the yellow pigment of turmeric that interacts irreversibly forming an adduct with thioredoxin reductase (TrxR), an enzyme responsible for redox control of cell and defence against oxidative stress. Docking at both the active sites of TrxR was performed to compare the potency of three naturally occurring curcuminoids, namely curcumin, demethoxy curcumin and bis-demethoxy curcumin. Results show that active sites of TrxR occur at the junction of E and F chains. Volume and area of both cavities is predicted. It has been concluded by distance mapping of the most active conformations that Se atom of catalytic residue SeCYS498, is at a distance of 3.56 from C13 of demethoxy curcumin at the E chain active site, whereas C13 carbon atom forms adduct with Se atom of SeCys 498. We report that at least one methoxy group in curcuminoids is necessary for interation with catalytic residues of thioredoxin. Pharmacophore of both active sites of the TrxR receptor for curcumin and demethoxy curcumin molecules has been drawn and proposed for design and synthesis of most probable potent antiproliferative synthetic drugs.     

A Unique Protease Cleavage Site Predicted in the Spike Protein of the Novel Pneumonia Coronavirus (2019-nCoV) Potentially Related to Viral Transmissibility

正Dear Editor,In December 2019, a novel human coronavirus caused an epidemic of severe pneumonia(Coronavirus Disease 2019,COVID-19) in Wuhan, Hubei, China(Wu et al. 2020; Zhu et al. 2020). So far, this virus has spread to all areas of China and even to other countries. The epidemic has caused 67,102 confirmed infections with 1526 fatal cases     

Comparative morphology of the carpel in the Liliaceae: Hewardieae, Petrosavieae, and Tricyrteae

The young pistils in the melanthioid tribes, Hewardieae, Petrosavieae and Tricyrteae, are uniformly tricarpellate and syncarpous. They lack raphide idioblasts. All are multiovulate, with bitegmic ovules. The Petrosavieae are marked by the presence of septal glands and incomplete syncarpy. Tepals and stamens adhere to the ovary in the Hewardieae and the Petrosavieae but not in the Tricyrteae. Two vascular bundles occur in the stamens of the Hewartlieae and Tricyrtis latifolia. Ventral bundles in the upper part of the ovary of the Hewardieae are continuous with compound septal bundles and placental bundles in the lower part. Putative ventral bundles occur in the alternate position in the Tricyrteae and putative placental bundles in the opposite. position in the Petrosavieae. The dichtomously branched stigma in each carpel of the Tricyrteae is supplied by a bifurcated dorsal bundle.     

鸡传染性法氏囊病病毒研究进展

传染性法氏囊病(Infection bursal disease, IBD)是由鸡传染性法氏囊病毒(Infectious bursal disease virus, IBDV)引起的鸡和火鸡的一种高度接触性传染病,给世界各国的禽养殖业带来了巨大损失.自IBDV发现至今新的变异株不断出现,分子结构的改变导致病毒致病力的改变及宿主对疫苗应答的改变,使得传统的疫苗已不能控制其流行,因此各国学者对其基因组结构和功能进行了广泛深入的研究,并积极研制新型有效的疫苗以达到防治的目的.     

Development of a Novel Reverse Transcription Loop-Mediated Isothermal Amplification Method for Rapid Detection of SARS-CoV-2

In conclusion, the novel visual RT-LAMP assay is a simple, rapid, and sensitive approach for detection of SARS-CoV-2, and it is ready for application in primary care and community hospitals or health care centers, and even patients' own houses in response to the current SARS-CoV-2 epidemic because the assay does not require sophisticated equipment and skilled personnel. Furthermore, it is also ready to be used in fields for screening samples from wild animals and environments to facilitate the identification of potential intermediate hosts that mediate the cross-species transmission of SARS-CoV-2 from bats to humans.     

Perinatal Vertical Transmission of Chikungunya Virus in Ruili,a Town on the Border between China and Myanmar

正Dear Editor,Chikungunya virus (CHIKV), an arbovirus in the family of Togaviridae, genus Alphavirus, is transmitted by the A.aegyptii or A. albopictus mosquito, and causes disease in humans characterized by fever, rash, and arthralgia (Silva and Dermody 2017; Suhrbier 2019). It was first reported in 1953 in Tanzania, and caused only a few outbreaks and sporadic cases in Africa and Asia in last century. However, in the epidemic in 2004, CHIKV acquired mutations that conferred enhanced transmission by the A. albopictus mosquito(Schuffenecker et al. 2006). Since then, it has successively caused outbreaks in Africa, the Indian Ocean, South East Asia, the South America, and Europe (Zeller et al. 2016).