拮抗植物病原真菌的纤维素/木质素降解菌株的筛选及鉴定

【背景】秸秆还田在改善土壤肥力和丰富营养等方面有重要作用,但是也存在秸秆难以快速降解利用和病原真菌病害威胁的问题。【目的】为解决还田秸秆的降解和病原真菌病害问题,从长期秸秆还田地区采集样品,从中筛选出具有降解秸秆和抑菌功能的菌株。【方法】采用稀释分离法、苯胺蓝染色法和刚果红染色法等对秸秆高效降解菌株进行筛选,通过16S rRNA基因测序及构建系统发育树进行菌株鉴定。采用对峙培养法测定筛选到的秸秆降解菌株对玉米大斑病菌(Setostphaeria turcica)、梨黑斑病菌(Alternaria kikuchiana)、马铃薯早疫病菌(Alternaria solani)、链格孢属真菌(Alternaria alternata) ACCC38230和ACCC38231等5种供试植物病原真菌的抑制作用。以玉米大斑病菌(Setostphaeria turcica)为后期供试植物病原真菌,测定拮抗菌株代谢产物的抑菌能力;通过观察拮抗菌株粗提液对玉米大斑病菌分生孢子萌发和菌丝生长的影响,从而测定菌株对病原真菌的抑制作用。【结果】从秸秆还田土壤中分离筛选获得3株高效降解纤维素及木质素菌株并命名为JY122、ZY133和JY215。通过形态学观察和16S rRNA基因测序鉴定上述菌株全部为芽孢杆菌属(Bacillus)。通过系统发育树分析结果表明,JY122与蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)相似性为99.4%,ZY133与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)相似性为100%,JY215与贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)相似性为99.1%。平板对峙实验结果显示,JY122、ZY133和JY215菌株对不同种属的植物病原真菌均有较强的抑制作用,抑制率高达43.74%-67.54%。此外,上述芽孢杆菌代谢产物具有抑菌活性及很强的热稳定性,经95℃处理后依然具有良好的抑菌效果。【结论】筛选获得的JY122、JY133和JY215菌株具有高效降解纤维素/木质素能力,抑制多种植物病原真菌生长,代谢产物抑菌能力强且热稳定性高。这为玉米秸秆还田提供菌株资源,也为进一步解决秸秆还田难点提供了新方法和思路。     

产胞外多糖菌株的分离鉴定及其功能研究

微生物产生的胞外多糖(exopolysaccharides, EPS)可促进大粒径土壤团聚体形成,高产EPS的菌株在土壤改良、促进作物生长方面具有较好的应用前景。【目的】从土壤样品中筛选高产胞外多糖的细菌,研究其在土壤改良、环境适应性、广谱抗病等方面的功能,为制备土壤改良型功能菌剂提供候选菌株。【方法】采用蒽酮硫酸法测定菌株胞外多糖的产量,通过形态学观察、生理生化试验及16S rRNA基因序列测定确定其分类地位,结合土壤培养试验研究菌株对土壤团聚体形成的影响。【结果】获得3株胞外多糖产量大于500 mg/L的细菌,经鉴定A-5为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),XJ-3为萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus),KW3-10为耐盐芽孢杆菌(Bacillus halotolerans)。菌株A-5、XJ-3、KW3-10处理后,土壤大团聚体(>0.25 mm)含量较对照分别提高了4.07、2.14和3.16倍。3株菌株对疮痂链霉菌(Streptomyces scabies)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、茄链格孢菌(Alternaria solani)和立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)等多种植物病原菌具有明显的抑制效果,可耐受pH为5-9和NaCl含量1%‒9%的盐碱环境,促进植物生长,其中KW3-10的代谢产物中IAA含量为25.58 mg/L。【结论】菌株A-5、XJ-3、KW3-10可显著促进土壤团粒结构形成,具有较好的广谱抗病性和促生长特性,可作为高效复合功能菌剂的候选菌株。     

甘草内生细菌的分离及拮抗菌株鉴定

从乌拉尔甘草健康植株的根茎叶中共分离到内生细菌98株,经初步鉴定芽孢杆菌属（Bacillus sp.）为优势种群,约占30%;从不同生长年份甘草的根、茎、叶组织中分离内生细菌种群密度从5.0×10⁴ cfu/g～2.9×10⁷ cfu/g鲜重不等。采用平板对峙方法筛选出6株对植物病原菌有明显体外拮抗活性的菌株,通过菌落、菌体形态观察、生理生化反应及16S rDNA序列分析,同时结合Biolog细菌自动鉴定系统验证,鉴定这6株拮抗菌分属萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)、多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、Paenibacillus ehimensis。     

新疆棉花黄萎病菌拮抗细菌的分离、筛选与鉴定

【背景】棉花黄萎病是由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)引起的一种世界性病害,近年来对该病害的生物防治因具有环境友好和人畜安全的特性而倍受关注。【目的】筛选棉花黄萎病高效拮抗细菌并对其进行鉴定,为棉花黄萎病的生物防治扩充菌种资源。【方法】采用稀释涂布平板法分离细菌,并进行拮抗细菌的初筛和复筛,通过形态特征、生理生化特征和16S rRNA基因序列分析对筛选到的细菌进行鉴定,确定其分类地位。【结果】初筛分离到535株对病原菌具有拮抗作用的细菌,并选取了108株拮抗细菌进行复筛,最终筛选到了4株优势拮抗细菌。通过形态观察、生理生化特征和16SrRNA基因序列分析,将菌株BHZ-29、SHT-15、SHZ-24和SMT-24分别鉴定为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillusvelezensis)、枯草芽孢杆菌斯皮兹仁亚种(Bacillus subtilis subsp. spizizenii)、萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)和香草芽孢杆菌(Bacillus vanillea)。【结论】获得了4株高效拮抗细菌,并且首次报道了香草芽孢杆菌对棉花黄萎病菌具有抑制作用。     

Zn对解淀粉芽孢杆菌JK-JS8生物膜形成及拮抗能力的影响

【背景】锌（Zn）是一种微量元素,对细菌细胞的结构和调节系统非常重要。细菌在环境中会受到高浓度锌离子影响,进而影响其自身的功能。【目的】研究Zn对解淀粉芽孢杆菌JK-JS8生物膜及拮抗松枯梢病病菌能力的影响,探讨二者之间的联系和可能的作用机制,为生防菌在不同环境条件下的应用提供理论依据。【方法】观察解淀粉芽孢杆菌JK-JS8在不同浓度锌离子条件下生物膜的形成情况,采用平板对峙法探究非致死浓度的锌离子对解淀粉芽孢杆菌JK-JS8拮抗松枯梢病病菌效果的影响,通过RT-qPCR检测ZnCl₂处理后生物膜相关基因的表达,检测抗菌产物的生成情况。【结果】300 μmol/L ZnCl₂对解淀粉芽孢杆菌JK-JS8的生长量无影响,但显著抑制了JK-JS8生物膜形成能力及拮抗病原菌能力。Zn胁迫下,tasA、spo0A和bamD等生物膜相关基因的表达量与对照组相比明显下调,通过液相色谱检测到抑菌产物bacillomycin D的产量在24、48和72 h时分别降低了39.1%、58.8%和61.0%。【结论】环境中的锌离子浓度过高会影响解淀粉芽孢杆菌JK-JS8的生物膜形成,进而降低其拮抗病原菌的能力。     

酱香型白酒发酵中地衣芽孢杆菌前噬菌体的鉴别

【背景】噬菌体是微生物群落的重要组成部分,但传统白酒发酵中噬菌体的分类和存在尚不清楚。【目的】通过检测公共数据库和酱香型白酒发酵中地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)基因组中的前噬菌体整合区域,探究传统酱香型白酒发酵中关键功能菌株的前噬菌体分类和侵染情况。【方法】使用未培养(细菌全基因组分析)和可培养(菌株筛选和特异性PCR反应)技术对不同环境来源和来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌前噬菌体的分类和存在进行解析。【结果】细菌全基因组分析显示,30株来自不同环境的地衣芽孢杆菌基因组中共注释到165个前噬菌体,其中63.6%(105/165)为完整前噬菌体序列。97.1%感染地衣芽孢杆菌的噬菌体属于长尾噬菌体科(Siphoviridae),2.9%属于肌尾噬菌体科(Myoviridae),53.0%完整前噬菌体的基因功能未知。在来自酱香型白酒发酵的B. licheniformis MT-B06中检测到7个前噬菌体整合序列,其中57.1%(4/7)为完整前噬菌体序列,来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌存在多种不同前噬菌体的共感染。来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌前噬菌体存在来自细菌基因组上相邻CotD孢子外壳蛋白(CotD family spore coat protein)基因的水平基因转移。在26株来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌中,69.2%(18/26)存在噬菌体编码主要衣壳蛋白的基因,100.0%(26/26)存在噬菌体编码CotD孢子外壳蛋白的基因。【结论】来自不同环境的地衣芽孢杆菌和酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌中存在高水平的前噬菌体整合,来自酱香型白酒发酵的地衣芽孢杆菌前噬菌体中广泛存在来源于宿主的CotD孢子外壳蛋白基因的水平基因转移。本研究为首次对传统发酵白酒中噬菌体的分类和存在进行探究,有助于对发酵微生物群落中噬菌体-细菌相互作用加深理解。     

花生根际微生物的分离及高效功能菌株筛选

【背景】花生根际分布着丰富的微生物类群，分离筛选多种功能的高效微生物是研发高效复合菌肥的基础。【目的】从花生根际土壤及根表分离微生物，分析可培养微生物的多样性，筛选高效解有机磷和无机磷、产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)和铁载体功能的菌株，为研发花生微生物菌肥打下基础。【方法】利用稀释涂布法，从采自山东省栖霞市、平度市、烟台市莱山区 3个样点的花生根际土、根表样品中分离微生物，基于16S rRNA基因序列对其进行系统发育分析，并通过初筛和复筛筛选高效解磷、产IAA和铁载体的菌株。【结果】共分离、纯化、保藏147株菌，其中75株分离自根际土壤，72株分离自根表样品。系统发育分析表明所有的菌分布于放线菌门(Actinomycetota)、芽孢杆菌门(Bacillota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和假单胞菌门(Pseudomonadota)这4个门的40个属，优势属为链霉菌属(Streptomyces, 21.77%)、芽孢杆菌属(Bacillus, 16.33%)；根表样品微生物的多样性高于根际样品；共筛选到解有机磷菌株62株，短波单胞菌(Brevundimonas) YTU21021解有机磷能力最强为1.12 mg/L；解无机磷菌株31株，不动杆菌(Acinetobacter) YTU21009解无机磷能力最强为7.04 mg/L；产IAA的菌株63株，肠杆菌(Enterobacter) YTU21054产IAA量最高，达184.19 mg/L；产铁载体细菌7株，伯克氏菌(Burkholderia) YTU21051产铁载体能力最强，A_s/A_r为0.90。【结论】花生根际和根表样品中可培养微生物多样性较为丰富，本研究筛选到的高效功能菌丰富了花生根际功能微生物资源，为后续与高效根瘤菌联合研发花生复合微生物菌肥奠定了基础。     

高效棉酚降解枯草芽孢杆菌M-4菌株的常压室温等离子体诱变及发酵工艺优化

【背景】棉粕中游离棉酚的存在制约了棉粕作为饲料蛋白源的利用,棉酚的微生物降解问题成为研究热点。本实验室前期发现枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) M-4菌株具有较强的降解棉酚能力,而且已经应用于棉粕脱毒工业。【目的】进一步提高枯草芽孢杆菌M-4菌株降解棉粕中棉酚的能力,扩大棉粕在养殖业的应用领域。【方法】采用常压室温等离子体诱变(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)技术对菌株M-4进行诱变,以液体培养条件下的棉酚降解率为初筛指标,筛选获得正向突变株。以棉粕固体发酵条件下的棉酚降解率为复筛指标,测定初筛获得的正向突变株实际降解棉粕中游离棉酚的能力。以棉酚残存量和棉酚降解率为检测指标,采用单因素试验优化固体条件下棉粕发酵条件,获得突变株发酵棉粕的最适工艺参数。【结果】初筛获得正向突变株19株。复筛得到一株高效的突变株MY-4-17,在棉粕固体发酵条件下其棉酚降解率高达97.15%,比菌株M-4的棉酚降解率提高了2.55%。经过5次传代培养,突变株MY-4-17的遗传稳定性良好。突变株MY-4-17发酵棉粕的最适工艺参数为...     

生物有机肥对菠萝心腐病及根际土壤细菌群落的影响

【目的】探明施用生物有机肥对菠萝心腐病的防控效果及对根际土壤微生物的影响。【方法】本研究采用高通量测序技术,综合分析不同施肥措施根际土壤微生物细菌群落多样性及群落特征。【结果】相比常规施肥处理(CK)和普通有机肥处理(YJ),生物有机肥处理KN (羊粪有机肥+泥炭土+枯草芽孢杆菌)和生物有机肥处理KY (羊粪有机肥+椰糠+枯草芽孢杆菌)均能显著降低菠萝心腐病的发病率,且KN处理的防控效果最佳。生物有机肥(KN、KY)施入后土壤细菌α多样性指数高于CK和YJ处理,并形成了明显不同的细菌群落结构。与CK相比,生物有机肥KN处理显著提高了拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度,KY处理中的酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)丰度显著增加;属水平上,生物有机肥中的蔗糖伯克霍尔德菌属(Paraburkholderia)和黄杆菌属(Flavobacterium)丰度均显著提升。方差分区分析(variance partitioning analysis, VPA)表明,土壤化学性质(36.29%)对细菌群落影响最大,其中土壤速效钾和有机质是影响土壤细菌群落的关键因子,此外发病率(22.53%)和肥料偏生产力(16.42%)也是影响土壤细菌群落的重要因子。【结论】施用生物有机肥(KN、KY)能改变根际土壤细菌群落结构,降低发病率,对菠萝根际土壤生态系统稳定与健康具有重要意义。     

芽孢杆菌WL911促低温下小麦生长效应及其功能基因分析

【背景】青藏高原特殊生境孕育着强耐逆性的微生物资源。【目的】探究青藏高原特殊生境的芽孢杆菌对小麦的促生效应。【方法】以分离自青海省海西蒙古族藏族自治州乌兰县的红柳（Tamarix ramosissima）根围菌株WL911为研究对象进行16S rRNA基因及gyrB基因鉴定;测定其低温适生性;以WL911菌悬液（浓度为1×10⁷ cfu/mL）对4℃条件下的小麦（Triticum aestivum）品种“青麦7号”幼苗进行灌根处理,测定其对小麦幼苗的促生效应;采用二代测序平台Illumina HiSeq×10对菌株WL911进行全基因组测序、功能注释及相关功能基因分析。【结果】菌株WL911鉴定为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）,可耐受4℃低温;菌株WL911对“青麦7号”幼苗生长具有显著的促生效果,26℃时小麦株高、根长和鲜重分别提高12.22%、50.12%和70.99%;4℃条件下小麦生物量提高的同时,叶绿素含量提高19.72%,H₂O₂、丙二醛（malondialdehyd,MDA）的积累量分别下降23.50%、40.68%,超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化物酶（peroxidase,POD）和过氧化氢酶（catalase,CAT）活性分别提高45.82%、17.35%和14.18%;WL911基因组大小为3 915 549 bp,G+C百分含量为46.47%;生物学功能gene ontology （GO）注释到的基因占基因总量的75.74%,包括促生相关功能基因glnB、yclQ和fetB等,可参与合成生长激素、营养元素等途径;存在mnhA、mnhE、pheT、pheS和proV等关键基因参与Na⁺外排机制、编码脯氨酸和酚类化合物等反应;也存在编码冷休克蛋白CspC、CspB和CspD的关键基因cspA。【结论】B.velezensis WL911（登录号为OP874802）是一种优质的生物肥料研发菌株。     

一株嗜热聚对苯二甲酸乙二醇酯降解菌的分离及其降解特性解析北大核心

【目的】大量聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)塑料作为废弃物被丢弃,严重危害生态健康。针对嗜热PET降解菌缺乏这一情况,本研究旨在获得能够降解PET的嗜热菌,并阐述其降解机制。【方法】采集云南腾冲热泉中的废弃PET瓶,分析其表面生物膜的微生物群落多样性,从中筛选能够以PET为营养源生长的嗜热菌,并基于16S rRNA基因序列加以鉴定;以菌株的定殖能力与生长曲线为指标,优选出降解能力较强的降解菌,并测定其最适pH、温度和NaCl浓度;降解能力较强的降解菌分别作用于PET及PET中间体双(羟乙基)对苯二甲酸酯[bis(hydroxyethyl)terephthalate,BHET]和对苯二甲酸单(2-羟乙基)酯[mono(2-hydroxyethyl)terephthalate,MHET],测定产物生成量与降解率;通过观察PET膜表面微观结构、活菌数、酯酶活性等探究降解菌与PET的互作过程。【结果】废弃PET瓶表面生物膜中的微生物群落多样性低;从生物膜中筛选出5株能够以PET为营养源生长的嗜热菌;其中,菌株JQ3以PET为唯一碳源生长最佳,作为降解能力较强的降解菌,被鉴定为嗜热淀粉芽孢杆菌(Bacillus thermoamylovorans),其最适生长pH为7.0、最适生长温度为50℃、最适生长NaCl浓度为0.5%;菌株JQ3以0.043 mg PET/d的速率降解PET,对苯二甲酸(terephthalic acid,TPA)产量在第7天达到峰值45.2 mmol/L;菌株JQ3对PET中间体降解效率显著,6 h可降解85.9%的BHET,60 h可降解50.1%的MHET。菌株JQ3能够定殖于PET表面并形成生物膜,侵蚀PET并造成开裂和剥落。【结论】B.thermoamylovorans JQ3作为一株嗜热PET降解菌,能够高温(60℃)降解PET及其中间体,为实现PET的有效降解提供了新策略。     

降解1,3-二甲基-2-咪唑烷酮细菌的分离及功能评价

[背景] 1,3-二甲基-2-咪唑烷酮（1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinone,DMI）作为一种强极性非质子溶剂,在生产和应用过程的环境中有稳定残留问题,存在安全隐患。[目的] 分离筛选具有降解DMI能力的微生物菌株,为清除环境中残留的DMI提供优良的微生物菌种资源。[方法] 从DMI生产区域土壤采集样品分离DMI抗性微生物,采用形态学及分子生物学鉴定确定其分类地位,并对DMI降解能力进行测定。[结果] 分离到最高能够耐受5%（体积分数） DMI的微生物菌株,形态学及分子生物学鉴定初步表明获得的菌株DT-1和DT-2为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）;全细胞及细胞提取液均具有降解DMI的能力;其中菌株DT-1及其细胞提取液对1%（体积分数） DMI的降解率分别达到48%和68%。[结论] 从DMI生产区域土壤中分离到具有DMI降解能力的芽孢杆菌,不但可为DMI污染的微生物治理提供优良微生物资源,而且扩展了人们对芽孢杆菌生物学功能的认识。     

分别利用产甘油假丝酵母抗逆转录因子CgSTB5和CgSEF1对酿酒酵母菌株糠醛耐受改造

【背景】纤维素是生物转化解决能源问题的主要原料之一,其水解物中存在严重影响抑制菌株生长的糠醛,需脱毒才可应用于发酵,提高菌株耐受性是解决纤维素水解液实际生产应用的关键。【目的】酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是主要的纤维素水解液发酵工业菌株,但糠醛耐受性较低,通过分子改造获得具有高糠醛耐受性的菌株。【方法】利用新获得的产甘油假丝酵母(Candidaglycerinogenes)的相关抗逆转录因子CgSTB5、CgSEF1和CgCAS5,通过分子技术进行S.cerevisiae改造,考察其对酿酒酵母糠醛耐受性的影响,并尝试应用于未脱毒纤维素乙醇发酵。【结果】单个表达CgSTB5和CgSEF1的酿酒酵母,通过菌株点板实验表明菌株的糠醛耐受性提高25%以上,并且摇瓶发酵结果显示糠醛降解性能明显提高,生长延滞期明显缩短,S.cerevisiae W303/p414-CgSTB5的未脱毒纤维素乙醇发酵生产效率提高12.5%左右。【结论】转录因子CgSTB5和CgSEF1均能对提高酿酒酵母糠醛耐受性起到重要作用,并且有助于提高酿酒酵母菌株未脱毒纤维素乙醇发酵性能。     

乳白耙齿菌F17对单一和复合多环芳烃的降解差异解析

[目的] 针对菲、蒽、荧蒽多环芳烃（PAHs）污染物,利用乳白耙齿菌F17,研究单一和复合PAHs污染物的生物降解规律。[方法] 采用气相色谱-质谱法（GC-MS）分析降解过程中PAHs的浓度,并采用准一级反应动力学模型对降解结果进行拟合。[结果] 对于单一PAHs,第15天时菲、蒽、荧蒽的降解率由高到低依次为菲（97.8%） > 蒽（89.3%） > 荧蒽（81.5%）。菲、蒽和荧蒽的降解过程具有准一级反应动力学特征,菲的生物降解速率最快,其次是蒽,荧蒽的降解速率最慢。与单一PAHs的降解相比,在复合PAHs的降解过程中,乳白耙齿菌F17的生长和锰过氧化物酶的合成均表现出不同的特征。此外,水溶性极可能是复合污染物降解的重要控制因子,三者水溶性为：菲 > 荧蒽 > 蒽。因此,在菲或荧蒽加入条件下,微生物能优先降解这些污染物,抑制了污染物蒽的降解;同时,蒽或菲的存在对荧蒽的降解也有抑制作用;然而外源加入水溶性较差的蒽和荧蒽,则对菲的生物降解无显著影响。[结论] 复合PAHs的生物降解主要表现为相互竞争的特点,通过GC-MS分析了PAHs的生物降解途径。     

不同饲喂下棉铃虫肠道内生菌的分离鉴定及脱毒效果研究

【目的】本研究对比饲喂正常饲料和棉粕饲料下棉铃虫(Helicoverpa armigera)肠道中可培养微生物的异同,并对筛选菌株进行棉酚耐受及降解作用的研究,为棉铃虫肠道微生物在棉源饲料中的脱毒作用提供理论和实验支持。【方法】通过饲喂不同饲料、醋酸棉酚单一碳源微生物选择性培养,分离饲喂正常饲料和棉粕饲料下棉铃虫肠道可培养棉酚耐受性内生菌,并进行16S rRNA基因序列分析鉴定;在一定浓度的醋酸棉酚液体中培养,对菌株进行脱毒作用分析,复合配比后,研究棉铃虫肠道复合菌在棉酚降解中的效果。【结果】共计分离得到的32株菌株,其中17株细菌可能是新分类单元,其中14株为潜在新种,3株为可能的新属。饲喂正常饲料组棉铃虫肠道中分离出17株分属于3个门、10个属,饲喂棉粕饲料组棉酚虫肠道中分离出15株属于2个门、8个属。随着选择性培养基醋酸棉酚浓度的升高,饲喂棉粕饲料组肠道菌耐受100、300、500、1 000 mg/kg醋酸棉酚的菌株数均比饲喂正常饲料组高。在所有的耐受菌株中棉酚降解率达到50%以上的有15株,对棉酚最高降解率达90.83%。在肠道菌复合降解棉酚实验中,棉铃虫肠道内生菌实验组对棉...     

尼古丁降解菌SCUEC1菌株的分离及其降解基因

【目的】分离并鉴定1株具有尼古丁降解能力的细菌,研究其尼古丁降解特性并对其降解基因进行分析,为尼古丁微生物降解提供基础。【方法】从烟草种植地土壤中分离1株具有尼古丁降解能力的细菌,通过16S r RNA基因和生理生化特性对该菌株进行鉴定,检测该菌株尼古丁降解率与生长量的关系,并进一步对该菌株进行尼古丁浓度耐受性测定,采用高通量测序技术对菌株进行全基因组测序,BLAST比对分析尼古丁降解相关基因。【结果】筛选到1株具有尼古丁降解能力的细菌,经鉴定命名为根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumerficience)SCUEC1菌株,根癌土壤杆菌SCUEC1菌株尼古丁降解率可达到94.81%,该菌株在尼古丁浓度为0.50–5.00 g/L范围内生长良好且有较高的尼古丁降解能力。对根癌土壤杆菌SCUEC1菌株全基因组序列进行BLAST比对分析,推测该菌株的尼古丁降解代谢途径与中间苍白杆菌SYJ1菌株的尼古丁降解途径相似。【结论】本研究揭示了Agrobacterium tumerficienceSCUEC1菌株具备尼古丁降解特性,初步推测出尼古丁降解相关基因和降解代谢途径,为尼古丁微生物降解提供基础。     

珠江口野生棘线鲬胃肠道微生物多样性

【背景】野生棘线鲬(Grammoplites scaber)具有丰富的营养价值,但关于其胃肠道微生物方面的研究较少。【目的】研究棘线鲬胃肠道微生物群落特征,以揭示其潜在的益生菌和致病菌,为其健康生长的微生物群落调控提供依据。【方法】利用免培养和纯培养技术相结合的方式对来自珠江口的野生棘线鲬胃肠道样品进行了研究。【结果】通过对16S rRNA基因V3区高通量扩增测序,共得到456个操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)。分析结果显示,在门水平上,棘线鲬胃肠道内的主要优势类群为变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。在属级水平上,梭菌属(Clostridium)在棘线鲬胃肠道样品中普遍存在,综合占比为57.11%。基于16S rRNA基因进行表型和功能预测的结果表明,棘线鲬胃肠道内有益菌和潜在致病菌同时存在且有功能相互制约的趋势。纯培养实验采用12种不同的培养基进行选择性分离,共获得纯培养菌株99株,归类于3个门(Proteobacteria、Firmicutes和Actinobacteria) 4个纲10个目10个科13个属,其中优势类群为变形菌门(占比50.51%),实现纯培养最多的属级类群为嗜冷杆菌属(Psychrobacter)。【结论】揭示了野生棘线鲬胃肠道微环境微生物的物种组成与多样性,可以为硬骨鱼类核心肠道菌群的研究提供基础参考。此外,有益和有害菌群的揭示可为野生棘线鲬作为海洋食物资源利用的食品安全提供一定的借鉴,为发展海洋渔业养殖提供数据支撑。     

取食聚苯乙烯塑料对黄粉虫幼虫肠道微生物群落的影响北大核心

随着塑料在人类社会中的普及,越来越多的废弃塑料及其前体物质被遗留在环境中,且其在自然环境中的降解速度十分缓慢,为此寻找有效的降解途径成为亟待解决的科学问题。【目的】探究利用黄粉虫(Tenebrio molitor)幼虫取食聚苯乙烯对其肠道微生物种群及其代谢路径的响应,以期通过食物诱导寻找一条生物降解和利用聚苯乙烯的有效途径。【方法】以聚苯乙烯为唯一食物来源喂饲黄粉虫幼虫,通过测量幼虫存活率和个体的体重来测定其生长发育情况;通过对其肠道内容物进行16S rRNA基因测序,分析其肠道菌群结构的变化;采用京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)分析法来预测相关功能基因。【结果】取食聚苯乙烯黄粉虫幼虫存活率和体重均下降,聚苯乙烯塑料明显减少;取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道菌群丰度与多样性明显减少,在门水平,取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道的优势菌为变形菌门(Proteobacteria)、软壁菌门(Tenericutes)和厚壁菌门(Firmicutes);在属水平,取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道优势菌为螺旋体菌属(Spiroplasma)、肠杆菌(Enterobacillus)和大肠埃氏-志贺氏菌(Escherichia-Shigella);通过KEGG功能预测,找到与芳香类和烷烃降解功能相关的基因共18种,取食聚苯乙烯组黄粉虫幼虫肠道菌群降解聚苯乙烯相关通路丰度升高,相关基因表达增强。【结论】聚苯乙烯可以为黄粉虫幼虫生长发育提供一定的物质和能量,且能够使其完成一个世代过程;幼虫长时间取食单一食物后,其肠道菌群结构会发生目标性变化,利用KEGG预测能够找到与聚苯乙烯代谢相关的基因,为后续研究工作提供了有价值的依据。     

一株耐碱高效长链烷烃降解菌C24MT1的筛选及其降解特性

【背景】石油被称为“液体黄金”,人类的工业生产活动在利用其创造巨大社会价值的同时,也对自然环境造成了严重的污染。微生物修复技术是现阶段治理石油类污染有效的手段之一,具有经济、高效、无二次污染等优点。【目的】从受石油污染的土壤中分离高效降解长链烷烃正二十四烷的菌株,探究其降解特性及在微生物修复中的应用前景。【方法】通过形态学及16S rRNA基因测序进行菌株鉴定,采用气相色谱法检测菌株对正二十四烷的降解效果,并结合气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometer, GC-MS)分析降解中间产物以推测其潜在代谢途径。【结果】筛选到一株可高效降解正二十四烷的菌株C24MT1,经鉴定为不动杆菌属(Acinetobacter)。该菌株最适降解条件为30 °C、pH 9.0、盐度2 g/L,该条件下生长7 d对9 g/L正二十四烷的降解率高达86.63%;与此同时,菌株在强碱性环境(pH 11.0)中生长良好(OD₆₀₀为0.39)并保持较高烷烃降解率(75.38%),对极端环境具备较强的耐受能力;对降解中间产物进行分析,推断菌株代谢长链烷烃正二十四烷的途径可能包括末端氧化及次末端氧化。【结论】不动杆菌C24MT1具有良好的环境适应能力及烷烃降解能力,在后续微生物菌剂开发和石油类污染土壤的环境修复领域具有巨大的应用前景。本研究可为盐碱地区高浓度石油类污染土壤的修复提供优良菌种,并进一步丰富石油烃类生物降解的菌种资源库。     

一株林可霉素降解菌的筛选鉴定及其降解机制

【背景】抗生素污染越来越引起人们的关注。利用微生物处理抗生素污染被认为是一种环境友好型的方法。【目的】筛选林可霉素高效降解菌并研究其降解机制。【方法】经形态学观察、生理生化鉴定和16S rRNA基因测序分析进行鉴定;通过PCR技术和质谱分析技术对该菌抗性基因和降解产物等进行分析。【结果】从林可霉素菌渣堆肥样本中获得一株高效降解林可霉素的假单胞菌(Pseudomonas RST-1),该菌在林可霉素浓度为3.0 g/L的牛肉膏蛋白胨培养基上培养40 h后,林可霉素降解率高达57.3%。该菌含有intI1、sul1、sul2等抗性基因,降解产物为去甲基林可霉素和2-丙基-N-甲基脯氨酸。【结论】菌株RST-1具有高效降解林可霉素的能力,推测可能的降解机制为去甲基化和酰胺键水解作用,该菌株降解特性及降解机制研究为林可霉素降解工程菌及其高效降解菌剂的研制奠定了基础。