马里亚纳海沟不同深度水样微生物分离与多样性分析

【背景】马里亚纳海沟挑战者深渊是地球表面最深点,认识其微生物群落结构和分离培养的微生物对挖掘新的微生物资源具有重要意义。【目的】对马里亚纳海沟不同深度水样进行细菌分离培养,并与这些样品的微生物群落结构进行比较,认识进一步要分离培养的微生物类型。【方法】采用不同培养基对马里亚纳海沟两个站位不同深度水样进行细菌分离培养,并通过Illumina MiSeq高通量测序分析各个水样的细菌和古菌的群落结构。【结果】从来自两个站位不同深度的6个水样样品中分离获得783株细菌,属于4个门6个纲28个属。其中,变形菌门占主导地位,67.8%的菌株属于γ-变形菌纲。分离获得的菌株主要属于亚硫杆菌属、假单胞菌属和交替假单胞菌属,它们在这些样品中广泛分布,且在高通量测序结果中也能检测到。高通量测序结果表明除浅层样品优势微生物为蓝细菌外,其他样品以变形菌门占主导;不同深度样品的微生物群落结构存在较大差异。【结论】马里亚纳海沟不同深度水样中不仅分离培养出了相对丰度较高的一些细菌属,也分离得到一些相对丰度较低的微生物类型。从马里亚纳海沟水样中分离培养获得的细菌菌株资源将用于功能微生物和功能酶挖掘等相关研究,这有利于深渊微生物资源挖掘。     

一份南海深海沉积物样品中可培养细菌的多样性

海洋沉积环境蕴含丰富的微生物资源。对深海难培养微生物的分离培养,不仅有利于深海微生物资源的挖掘与利用,也有利于对深海微生物学的研究。本研究采用多种培养基分离获得细菌菌株纯培养,并通过16S r RNA基因序列鉴定,对我国南海海域1个4 000 m水深的深海表层沉积物样品的可培养细菌多样性进行初探。共设计23种分离培养基,经过选择性分离培养最终获得612株细菌菌株,分别隶属于厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的9目10科27个属级类群,可培养优势类群为厚壁菌门,占所有分离物种数量的85.8%,包含13个16S rRNA基因序列相似性低于98%的潜在新物种。海洋琼脂类培养基适合培养不同种类的海洋细菌类群,放线菌选择性分离类合成培养基对放线菌类群的分离效果较好。最终获得一些与具有产抗生素、细胞毒素、高效酶活、耐受不良环境、降解污染物等特殊功能微生物相近的菌株。研究结果表明,该深海沉积物样品的可培养微生物资源、潜在新物种和微生物生理特性丰富多样,研究深海环境难培养微生物的分离策略及其微生物适应生理特性对研究极端环境微生物打下了基础。     

出土竹简饱水期间放线菌群落结构与功能

【背景】出土竹简需经历一个较长时间的饱水保存后才进行脱水处理,在此期间微生物的滋生和蔓延威胁竹简的安全保存。【目的】研究分析成都老官山汉墓出土竹简浸泡液中的放线菌群落结构与功能,为科学有效保存竹简提供理论依据。【方法】采用PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)技术与传统可培养方法相结合的方式对成都老官山汉墓出土竹简夏季浸泡液中的放线菌群落结构和功能进行了初探。【结果】DGGE图谱显示,各样品间放线菌多样性指数(H′)、优势度指数(C)、辛普森指数(D)和均匀度指数(J)均有所不同,主成分分析结果反映出竹简浸泡液中放线菌种群结构存在较大差异;DGGE条带回收测序显示15条序列归于10个属,其中检出率较高的有原小单孢菌属(Promicromonospora)、纤维微菌属(Cellulosimicrobium)、芽球菌属(Blastococcus)、链霉菌属(Streptomyces),而原小单胞属(Promicromonospora)在各个样品中均有检出;可培养方法获得12株放线菌,分属于链霉菌属(Streptomyces)和原小单胞属(Promicromonospora);通过刚果红实验对分离获得的菌株进行初步筛选,得到5株具有纤维素降解能力的菌株。【结论】竹简浸泡液中的放线菌不仅种群丰富,而且存在降解竹简的潜在可能。     

利用培养组学技术分离培养肺部微生物群研究

【目的】使用培养组学技术分离培养肺部微生物群,初步了解人体肺部可培养细菌的组成特点,建立呼吸道微生物菌库,为以后进行重点菌株的功能研究提供菌株条件。【方法】针对6个临床肺泡灌洗液样本,使用补充不同添加剂的血培养瓶对样本进行预增菌,在预增菌不同的时间点对血培养瓶内细菌进行分离培养和保藏,使用MALDI-TOF质谱和16SrRNA基因测序鉴定分离菌株。【结果】共获得101种已鉴定细菌,6株潜在新菌,2株真菌。其中细菌包括5个门、14个纲、24个目、35个科和45个属。预增菌前期的时间点分离菌种数较多,厌氧环境分离菌种多于需氧条件,在预增菌时添加羊血和瘤胃液起到良好的分离效果,本实验分离的肺部微生物群与人体其他部位(尤其是肠道)有很大的交叉。【结论】利用培养组学技术可以实现对肺部微生物群的分离培养,继续探索对肺部微生物群培养的优化方法具有现实意义。     

基于流式细胞仪高通量分选的深海微生物单细胞培养

【目的】建立适用于海洋微生物的流式细胞分选与高通量单细胞培养的方法,通过该方法从印度洋深海样品中分离微生物纯培养菌株。【方法】利用流式细胞仪单细胞分选功能,以前向角(FSC)和侧向角(SSC)散射光信号代替荧光信号作为分选逻辑,对深海水体和沉积物样品中微生物进行单细胞高通量分选和培养。【结果】确定了流式细胞分选的区域和条件,发现所建立方法适于分离海洋水体微生物,而不是沉积物微生物。从印度洋深海水体样品中获得61个潜在新菌株,分属于6个新属种,占分离菌株总数的26.29%,其16S rRNA基因序列与已培养的模式菌株相似性为89.79%–95.37%。【结论】本研究所建立的方法有助于提高发现海洋微生物新物种的效率,获得更多新的海洋微生物资源。     

辐射污染区盐爪爪根际可培养细菌群落组成及功能特性

【背景】我国西北某辐射污染区存在着丰富多样的耐辐射微生物资源,部分区域覆盖着耐盐植物盐爪爪,其根际存在明显的"离子岛"效应,开展其根际微生物相关研究对进一步挖掘污染区微生物资源及揭示盐爪爪的盐适应性和"离子岛"的形成具有重要的意义。【目的】分析辐射污染区盐爪爪根际微生物群落组成,挖掘潜在的微生物资源和功能特性。【方法】通过可培养方法,共选择了10种筛选培养基开展盐爪爪根际微生物的分离筛选,并对所获得的细菌进行了16S rRNA基因序列分子鉴定,进而进行相关菌株的抗逆特性、产酶特性和植物促生特性分析。【结果】分离获得的267株细菌归属于放线菌门(Actinobacteria)、变形杆菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)等3个菌门中的20个属,发现潜在新种8个,其中放线菌门所含种属最丰富,说明盐爪爪根际存在着丰富的微生物多样性。相关抗逆性分析表明,分离得到的菌株70%以上可耐受10%NaCl,40%的菌株可耐受不同浓度的重金属胁迫。同时,研究获得了一批可产蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶的菌株以及植物促生菌株,可为相关酶制剂的筛选和微生物菌肥的研制提供丰富的材料。【结论】辐射污染区盐爪爪根际存在大量潜在的宝贵微生物资源,有待挖掘和开发。     

肠道微生物菌株资源库的构建与应用开发

肠道微生物组在组成和功能上都具有极高的复杂性,大量基于免培养的微生物组学研究表明肠道菌群失调与多种疾病都存在密切关联,肠道菌群的稳态与宿主健康密切相关已是共识。同时,越来越多的研究者认识到,可培养微生物菌株资源是肠道微生物组研究从关联分析向功能验证、机理解析和应用开发方向深入发展的基础和保障。本文主要对近年来完成的一些具有代表性的人肠道微生物大规模分离培养和菌株资源库构建工作,进行整理,总结回顾肠道微生物分离培养技术和方法的进展;并通过几个有代表性的基于可培养微生物菌株资源开展的肠道微生物数据挖掘、宿主–微生物互作机理研究和应用开发的成果,展示肠道微生物菌株资源库的应用价值和开发潜力。     

稻田土壤固氮菌株的分离筛选及促生潜力

旨为获取高效固氮菌株,为稻田生物固氮能力的微生物调控提供菌种资源。选用4个具有不同固氮效率水平的水稻土样品,采用稀释平板法和富集纯化法从土壤中分离可培养固氮菌株,通过基因组DNA的nifH基因扩增、乙炔还原活性的定量测定和无氮培养基上的生长状况筛选优势固氮菌株,进一步对优势固氮菌株进行促生潜力测定。共分离纯化得到可培养微生物菌株14株,以新分离菌株的基因组DNA为模板,有7株菌株能够扩增出nifH基因。其中,新分离菌株P204、P205、P207和P208在无氮培养基上生长速度较快,乙炔还原活性较高,同时具有IAA生成、溶磷活性和铁载体生成等促进植物生长的潜力,可用于进一步功能基因开发和微生物接种应用研究。     

从白蚁中分离到具有纤维素酶活的贪噬菌

以黄胸散白蚁Reticulitermes flaviceps后肠为材料,分离培养具有降解纤维素能力的微生物,以进一步了解白蚁后肠微生物的种类。通过以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为唯一碳源的富集及选择培养基培养、筛选,获得一株具有纤维素酶活的菌株R3063。形态学鉴定、革兰氏染色观察及16S rDNA基因序列分析表明该菌株属于贪噬菌(Variovorax sp.)。目前尚未见贪噬菌具有纤维素酶活的报道。     

肠道微生物培养的研究进展及应用

肠道中栖居着组成复杂、功能多样的微生物群,这些微生物群在宿主免疫、营养吸收、代谢调节等方面发挥着重要作用。随着测序技术的快速发展,肠道微生物研究通过16S rRNA基因测序和宏基因组测序产生了大量的数据,其中许多未组装的序列成为微生物“暗物质”。近年来,不少研究利用多种不同微生物分离培养方法,结合高通量鉴定技术,从人、小鼠、猪肠道中分离了大量的微生物,丰富了菌株资源,为解析微生物“暗物质”以及后续肠道微生物功能和应用研究提供了基础和保障。尽管微生物的可培养性受到多种因素的影响,大部分微生物尚处于“未培养”的状态,但无论是病因研究还是生理和遗传特征的解析都离不开微生物实体资源的获取。肠道微生物的分离培养对微生物研究从关联分析向菌群功能验证、因果机制解析和功能菌株开发的深入研究具有重要意义。本文旨在探讨和综述影响微生物可培养性的因素,总结回顾肠道微生物的培养方法并阐述肠道微生物培养研究的进展,以期为肠道微生物培养研究提供新的视角。     

云南黑井古盐矿可培养极端嗜盐古菌初步研究*

从云南禄丰县黑井古镇古盐矿采集30多个盐土样品,用6种极端嗜盐古菌的培养基进行分离,共挑选出425株嗜盐菌。经过盐浓度耐受等实验筛选并去除可能重复菌株后共有79株极端嗜盐菌,选出15株进行了16S rRNA基因序列测定,结果显示,其中11株为极端嗜盐古菌。对这11株菌进行初步系统发育分析发现,它们广泛分布在极端嗜盐古菌科至少4个不同属中,其中16S rRNA基因和已有效发表种间的序列相似性在97％以上的有6株,分布在Halorubrum,Natronococcus,Natrialba,Halalkalicoccus4个属中;序列相似性低于97％的有5株：菌株YIM-ARC 0032,YIM-ARC 0036,YIM-ARC 0037,YIM-ARC 0050,它们的分类地位有待进一步确定。实验初步显示出了云南黑井盐矿极端嗜盐古菌的多样性和丰富度,值得深入研究。     

我国主要生态区域绿豆慢生根瘤菌的遗传多样性和系统发育研究

利用16SrRNAPCR-RFLP、16SrRNA序列分析以及16S-23SrRNAIGS(IntergeneticSpacer)PCR-RFLP技术对分离自中国主要生态区域的44株慢生型绿豆根瘤菌和5株参比菌株进行了遗传多样性和系统发育研究。16SrRNAPCR-RFLP分析表明:在76%的相似水平上,所有供试菌株可分为三大类群:群I由LYG1等13株慢生根瘤菌组成,该群在系统发育上与B.japonicum和B.liaoningense的参比菌株存在一定的差异;群Ⅱ由XJ1等21株供试菌株、B.japonicum和B.liaoningense的代表菌株组成;群Ⅲ由10株来自广东和广西的菌株和B.elkanii的代表菌株组成。16S-23SrRNAIGSPCR-RFLP分析将供试菌株分为A、B两大群。群A由34株供试菌株、B.japonicum和B.liaoningense的代表菌株组成。在85%的相似性水平上,可再分为AⅠ、AⅡ和AⅢ3个亚群。群B由10株分离自广西和广东的菌株和B.elkanii的代表菌株组成。在85%的相似性水平上,可再分为BI和BⅡ两亚群,表现出一定的多样性。与16SrRNAPCR-RFLP相比,16S-23SrRNAIGSPCR-RFLP具有更高的解析度,供试菌株表现出更加丰富的遗传多样性。分离自中国新疆、广东和广西等地的菌株在分群上具有较为明显的地域特征。     

新疆艾比湖嗜盐菌的细菌视紫红质和16S rRNA基因序列的研究

为了研究分析嗜盐古生菌物种与细菌视紫红质(BR)蛋白基因资源,从40份土壤、湖水及淤泥样品中分离出148株嗜盐菌,对其中6株菌采用聚合酶链式反应(PCR)方法对其编码螺旋C至螺旋G的蛋白基因片段和16SrRNA基因进行了扩增,并测定了基因的核苷酸序列。与已报道的相应片段进行对比,ABDH10,ABDH1I和ABDH40中的螺旋C至螺旋G的蛋白与其他菌株差异显著。基于16SrRNA序列的同源性比较以及系统发育学研究表明,ABDH10和ABDH40是Natronorubrum属下的新成员和Natrinema属下的新成员,ABDH40的16SrRNA序列已登录到GenBank,其序列号为AY989910。ABDH11中的螺旋C至螺旋G的蛋白与其他菌株差异显著。     

产中性纤维素酶耐碱芽孢杆菌的筛选及酶学性质研究

采用CMC碱性平板筛选方法,从造纸厂碱性淤泥中获得产中性纤维素酶的耐碱枯草芽孢杆菌C3004。根据其形态特征、生理生化特性和16S rRNA序列分析鉴定该菌株为枯草芽孢杆菌,并命名为Bacillus subtilis C3004。液体摇瓶培养24 h产生CMC酶活力达46.6 U/mL。酶学性质初步研究显示,CMC酶反应的pH值以7.0左右为适;在弱酸和碱性条件下也具有较高的酶活和一定的稳定性;反应温度以50℃左右为宜;且具有较好的热稳定性。Mn~(2+)与Fe~(3+)对酶反应有促进作用,Cu~(2+)、Mg~(2+)和Zn~(2+)对酶反应有抑制作用。该菌可在碱性(pH 8.5～10)条件下培养,具有不易被杂菌污染的特点。     

蟋蟀后肠纤维素降解细菌的分离与鉴定

近年来,具有农业、能源和环保价值的昆虫微生物种类和基因得到了开发,昆虫肠道微生物展示了其巨大的应用潜力,本研究旨在从蟋蟀后肠分离和鉴定纤维素降解细菌。首先采用羧甲基纤维素钠液体培养基对蟋蟀后肠中的微生物进行富集培养,然后使用羧甲基纤维素钠固体培养基分离和筛选单菌落,再通过16S rRNA测序对纤维素降解细菌进行分子鉴定,最后通过刚果红染色来进一步分析细菌降解纤维素的能力。从蟋蟀后肠中共分离出20株纤维素降解细菌,16S rRNA基因测序结果显示来自肠杆菌属(Enterobacter)9株,不动杆菌属(Acinetobacter)7株,克雷伯氏菌属(Klebsiella)2株,鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)1株和葡萄球菌属(Staphylococcus)1株。刚果红染色试验结果显示,克雷伯氏菌属两株PDSCDXS_2B和8B,鞘氨醇杆菌属PDSCDXS_7C和不动杆菌属PDSCDXS_12C具有较高的纤维素降解能力。这是首次从蟋蟀后肠分离和筛选出来具有纤维素降解能力的细菌,为昆虫源纤维素降解细菌的研究提供了微生物资源。     

抑黄曲霉乳酸菌的筛选及菌种鉴定

目的筛选具有抑制黄曲霉(Aspergillus flavus)生长的乳酸菌。方法以各地泡菜、实验室自制泡菜、豆浆渣以及新鲜猪肠、鸡肠道内容物为材料,采用牛津杯法筛选所需菌株。对筛选出的菌株进行生理生化及16S rRNA基因序列同源性分析。结果分离得到756株乳酸菌,其中有6株菌株对黄曲霉的生长有明显的抑制作用。结论实验获得的6株产酸菌,3株为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum),2株为消化乳杆菌(L.alimentari-us),1株为亚利桑那乳杆菌(L.arizonenensis)。     

南极乔治王岛冰锥洞微生物培养探索

【目的】南极洲具备独特的环境和相对的生物地理隔离,南极洲各类生境中蕴藏了大量尚未培养和难培养的微生物,也是新颖微生物物种的重要来源之一。本研究以南极冰锥洞这类特殊生境为研究对象,通过培养条件的多样化提升南极微生物的培养率和多样性,揭示南极冰锥洞可培养微生物类群多样性,为该环境可培养微生物功能研究奠定基础,也为南极极端环境未培养微生物的培养方法提供借鉴。【方法】通过采用不同培养基添加复苏促进因子(resuscitation promoting factor, Rpf)的方式,提高南极柯林斯冰盖冰锥洞生境中微生物的可培养率,探究该生境中微生物的多样性。采用4种不同营养水平的培养基,平行添加Rpf进行菌株培养,经分离纯化与16S rRNA基因鉴定,分析冰锥洞可培养微生物的多样性及培养条件对多样性的影响。【结果】本研究共分离培养细菌407株,涵盖5个门、18个科、29个属,其中：放线菌门(Actinomycetota)为优势门,占72.73%;微杆菌科(Microbacteriaceae)为优势科,占69.78%;Lacisediminihabitans属为优势属,占45.70%。从培养基效果...     

Community of extremely halophilic bacteria in historic Dagong Brine Well in southwestern China

The Dagong Brine Well, the earliest man-made brine well in record, located in Zigong, Sichuan, China, had the construction and facilities mainly made of bamboo, wood and stone that are eroded easily by halophiles colonizing in the brine of the well. To better preserve this historic placemark, we initiated an investigation on the microbial community and the diversity of the halophilic bacteria in the brine of Dagong well for the first time. A total of 112 aerobic halophile strains were isolated and characterized according to their phenotype, cellular fatty acids composition and 16S rRNA. Furthermore, the intra specific phylogeny of closely related strains was also screened by PCR fragment length polymorphism of 16S–23S ribosomal RNA intergenic spacer regions (ISR). The result showed that the halophilic isolates found in current study were closely related to the following genera: Planococcus, Halomonas, Halobacillus, Oceanobacillus and Virgibacillus, a lineage of the domain Bacteria. Halomonas and Halobacillus were the dominant genera as represents 27% and 40% of the total isolates, respectively. The distribution of other genera was as follows: Oceanobacillus (18%), Virgibacillus (10%) and Planococcus (5%). The ISR analysis disclosed variation of banding pattern in some isolates related to Oceanobacillus and Halobacillus which was observed with phenotypic and physiological characterizations as well. It was clear that these halophiles have adapted to the special man-made hypersaline environment by the basic physiological evolution during phylogenesis and thus resulted in phenotypic and genotypic diversity in the Dagong Brine Well.     

抗菌和细胞毒活性海洋细菌的筛选及其次生代谢基因证据

从不同海域的海水、海泥和海洋生物中分离海洋细菌,利用琼脂扩散法和MTT法对细菌培养液的乙酸乙酯提取物进行了抗菌和细胞毒活性筛选,并对具有细胞毒活性的细菌菌株进行了16SrRNA系统发生学分析和多聚酮合酶(PKSⅠ型)、非核糖体肽合成酶(NRPS)的筛选。结果显示,在分离到的346株海洋细菌中,42株细菌具有抗菌活性,12株具有细胞毒活性。对12株具有细胞毒活性的细菌菌株进行了16SrRNA系统发生学分析,它们分别属于Agrobacterium,Pseudoalteromons,Bacillus,Paracoccus,Rheinheimera,Aerococcus,Exiguobacterium和Alteromonas8个属。对这12株具有细胞毒活性的细菌菌株进行进一步的PKS和NRPS筛选,得到了4株含有PKSⅠ型的KS结构域或NPRS的A结构域的海洋细菌,为从聚酮和非核糖体肽等生物合成途径去深入研究其次生代谢产物提供了基因学的证据。     

西南地区高山湖泊中可培养细菌多样性及其所产胞外活性物质的特性

【目的】研究西南不同地区的高山湖泊中可培养细菌的多样性及其产胞外蛋白酶、纤维素酶和胞外多糖的能力。【方法】以西南4个不同地区的高山湖泊:雷波的马湖(LB)、中缅边境的凯邦亚湖(ZM)、沙德的莲花湖(SD)、腾冲的青海湖(TC)的水样为研究对象,利用稀释涂布平板方法对可培养细菌进行分离筛选,然后通过对可培养细菌的生理生化指标和16S r RNA基因序列进行分析,初步确定细菌属别;对分离得到的菌株进行产胞外蛋白酶和纤维素酶活性测定和产胞外多糖能力检测。【结果】从西南地区4个湖泊中共分离筛选得到41株细菌,其中LB 15株、ZM 13株、SD 7株、TC 6株。根据16S r RNA基因序列的系统进化分析,4个地区可培养细菌的组成和丰度存在明显差异,其中LB和ZM的优势菌属是芽孢杆菌属(Bacillus),其次是气单胞菌属(Aeromonas)和假单胞菌属(Pseudomonas),分离的TC菌株全部属于芽孢杆菌属(Bacillus),分离的SD菌株特异性较强。进一步酶活性和胞外多糖检测表明,分离得到的41株细菌中有28株菌的发酵产物具有蛋白酶活性,6株具有纤维素酶活性,17株可产胞外多糖(Exopolysaccharides,EPS)。其中有2株细菌同时产蛋白酶、纤维素酶和胞外多糖,10株细菌同时产蛋白酶和胞外多糖,2株细菌同时产蛋白酶和纤维素酶,1株细菌同时产纤维素酶和胞外多糖。【结论】西南4个高山湖泊中存在丰富的微生物菌种资源,且4个湖泊中筛选的可培养细菌受所处环境的影响大。其中莲花湖由于高海拔和较偏僻等特点,人为干扰小,分离得到的细菌类群与其他湖泊相比明显不同;而马湖、凯邦亚湖和青海湖3个湖泊的海拔相对较低,受人类活动影响较大,分离得到的细菌均较常见。此外高山湖泊中的可培养细菌具有分泌多种胞外活性物质特性,为工业化应用奠定了资源基础,极具更深入的开发和研究价值。