代谢物组学及其在微生物研究中的应用

代谢物组学(metabolomics)是继基因组学(genomics)、蛋白质组学(proteomics)后发展起来的一门新学科。对代谢物组学的含义,研究方法及流程,特别是其在微生物中的应用进行了介绍,包括使用代谢物组学中的NMR技术研究微生物在降解环境污染物中的作用;使用代谢物组学技术研究微生物代谢通量,从而在分析代谢通量的基础上通过代谢工程改变代谢通量,提高目的产物的得率;确定所获得基因库中沉默基因的功能;运用代谢物组学分析方法阐明生物体系对于环境变化的响应,从而协助我们确定最佳的取样时间及最佳分析组织,设计实验。随后简要对代谢物组学发展动态进行了展望。     

基于代谢组学技术的植物抗病相关代谢物研究进展

植物受到病原真菌侵染时往往通过调节体内代谢物的产生来增强自身抗性,代谢组学技术是研究植物抗病相关代谢物的重要工具。指认植物抗病相关代谢物不仅利于深入探讨其抗病机制,还可与其他组学技术结合,辅助抗性品种鉴定和抗病品种培育。该研究对近年来国内外有关基于代谢组学技术指认植物抗病相关代谢物的流程、已发现的抗病相关代谢物及其作用机制的研究进展进行综述,并探讨了目前应用代谢组学技术研究植物抗病相关代谢物过程中面临的挑战。     

植物响应病原真菌的代谢组学研究进展

代谢组学是对特定条件下的生物体内代谢物进行定性或定量分析,从而得到与特定生理或病理反应相关的代谢物变化的一门新学科,并因此被广泛应用于植物学、微生物学、毒理学及疾病诊断等领域。近年来,代谢组学开始应用到植物–微生物互作研究领域,尤其是在植物响应病原菌胁迫的研究中。该文综述了代谢组学的定义、研究方法及其在植物–病原真菌互作领域中的应用,并讨论了其研究前景和所面临的挑战。     

海洋微藻响应重金属复合胁迫的生理生态学机制

重金属污染物进入海洋环境会破坏海洋生态系统的结构和功能。海洋微藻构成了海洋食物链的基础, 是海洋生态系统主要的初级生产者。重金属复合胁迫对海洋微藻产生毒性效应, 会阻碍藻细胞分裂、破坏DNA结构、抑制光合作用、减少细胞色素合成、导致藻细胞畸变以及改变浮游植物种类组成等。海洋微藻在长期种系进化或个体发育过程中, 形成了一系列响应重金属复合胁迫的特殊生理生态机制。它们可以利用由酶类和非酶类组成的抗逆保护系统, 减轻重金属复合胁迫导致的生物毒害作用; 还可以通过调节金属硫蛋白(Metallothionein, MT)等相关蛋白基因表达以维持正常的生理功能。探究海洋微藻响应重金属复合胁迫的生理生态学机制, 有利于为海洋重金属污染的生物修复提供依据, 具有重要的理论与现实意义。     

植物应答非生物胁迫的代谢组学研究进展

代谢组学技术是研究植物代谢的理想平台, 通过现代检测分析技术对胁迫环境下植物中代谢产物进行定性和定量分析, 可以监测其随时间变化的规律。而各种组学平台包括基因组学、转录组学及代谢组学的整合, 更是一个强有力的工具箱, 将所获得的不同组学的信息联系起来, 有利于从整体研究生物系统对基因或环境变化的响应, 如可判断代谢物的变化是从哪一个层面开始发生的, 帮助人们揭开复杂的植物胁迫应答机制。该文对近期代谢组学技术及其与蛋白质组学、基因组学技术相结合探索植物应答非生物胁迫的研究进行了综述。代谢组学的应用, 拓展了对植物耐受非生物胁迫分子机制的认识, 开展更多这方面的研究, 再通过植物代谢组学、转录组学、蛋白质组学和基因组学整合, 有助于从整体水平上把握植物胁迫应答机制。     

多聚磷酸盐在微生物抗环境胁迫中的作用及机制

抗环境胁迫是微生物提高环境适应性和增加生存机会的一个重要策略，探明微生物抗环境胁迫的过程及分子机制对于了解微生物进化和开发微生物资源具有重要意义。多聚磷酸盐（polyphosphate, polyP）在微生物抗环境胁迫中发挥重要作用。在营养限制条件下，polyP可充当微生物的能源来源和信号分子，增强微生物对低营养环境的适应能力。在微生物应对环境胁迫过程中，polyP可作为蛋白质的伴侣，通过蛋白质修饰改变蛋白质结构使其免受失活，从而维持其功能完整性。polyP具有金属螯合能力，可提高微生物对重金属胁迫的抵抗能力。微生物能通过调节polyP的合成来适应环境pH的改变，调节酸碱胁迫过程中的能量消耗。基于polyP抗环境胁迫的特性，通过转基因技术，把polyP合成相关基因转入到农作物中，可以增加农作物体内polyP含量，从而提高农作物抗环境胁迫的能力。利用含有polyP的微生物处理重金属废水，可极大地提高重金属离子的去除效率。同时，微生物中合成的polyP颗粒也能进一步开发为生物活性产品。因此，polyP在微生物抗胁迫中发挥多样化作用，通过各种分子途径提高微生物对环境胁迫的耐受性。加强poly...     

重金属污染评估及其生物健康效应

重金属污染是目前全球面临的最为严峻的环境问题之一,不仅引发了粮食安全危机,还直接危害着动物和人类健康.土壤线虫作为陆地环境中重金属污染的重要指示生物,不仅会对重金属的毒害产生复杂的防御机制,其肠道微生物还被证明可以协助宿主抵御重金属胁迫.本文系统梳理了国内外重金属的污染现状及其评估方法,以线虫为模型概述了重金属对土壤动物行为、生理、生化三个方面的影响,总结了动物对重金属暴露的应激响应,主要包括细胞壁和细胞膜的屏障作用、活性物质改变、金属硫蛋白表达以及非编码RNA调节等四个层面,提出了肠道微生物的组成和多样性作为指示重金属毒性的新方法,归纳了长期重金属暴露导致的生物适应性进化,包括重金属超积累基因、抗性基因、解毒基因的出现和富集等,进而量化环境胁迫引起的动物遗传变异在基因组水平上的响应,比如基因的抗性突变和抗性基因的协同作用.最后,本文对重金属生态毒理学的研究进行了展望,指出未来研究需着眼于当下的生态环境和人类健康,探索土壤动物肠道微生物的生态作用,深入探究重金属毒性发生发展以及生物解毒的潜在机制.     

植物苯丙烷代谢及其对重金属胁迫的响应研究进展

苯丙烷代谢途径是植物中最重要的次生代谢途径之一,在植物抵抗重金属胁迫中直接或间接发挥了抗氧化作用,并能够提高植物对重金属离子的吸收与胁迫耐性。本文就苯丙烷代谢途径核心反应与关键酶系进行了总结,同时分析了木质素、类黄酮及原花青素等关键代谢产物的生物合成过程及相关机制,并以此为基础探讨了苯丙烷代谢途径关键产物响应重金属胁迫的相关机制。此外,结合当前研究现状,就苯丙烷代谢参与植物防御重金属胁迫的相关研究提出展望,以期为重金属污染环境的植物修复提供理论依据。     

微生物胞外多糖的合成及其在重金属修复中的作用机制与应用

重金属的生物不可降解性使其在环境中长期存在,导致严重的环境污染,对人类健康和生态系统构成威胁。与传统的物化修复技术相比,微生物修复具有成本低廉、环境友好和高效等特点。在面对重金属胁迫或营养不均衡时,微生物会被激发以分泌合成胞外多糖(exopolysaccharides, EPS)。由此可见,EPS的产生是微生物对抗重金属胁迫的重要策略之一。EPS不仅能保护微生物在低温、高温、高盐等极端环境或受毒性化合物胁迫的条件下存活,并且在细胞内外进行信息和物质的交流与传递,既作为保护屏障限制重金属离子进入细胞,又作为介质进行交流。EPS结构中含有多个带负电荷的官能团,能够与重金属离子发生络合、离子交换、氧化还原等反应,从而降低重金属的生物有效性并减轻其毒性。微生物EPS在重金属胁迫环境中的修复具有重要意义。然而,目前缺乏关于微生物EPS合成过程、与重金属互作机制及其在重金属胁迫环境中应用现状的系统综述。本文概述了微生物EPS及其分类,详细阐述了细菌EPS胞内及胞外的生物合成机制,并探讨了微生物EPS与重金属互作机制,以及微生物EPS修复水、土环境中重金属污染方面的研究进展。最后,展望了EPS合成及其在重金属修复中的作用机制研究,可为微生物EPS进一步应用于环境重金属污染修复提供支持。     

解磷微生物修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染问题日益严重,具有普遍性、隐蔽性、表聚性、不可逆性等特点,已经成为环境污染治理中的热点、难点问题。解磷微生物能够依靠自身的代谢产物或通过与其他生物的协同作用,将土壤中的难溶性磷转化为可供植物吸收利用的磷,具有多重植物促生长功能和重金属解毒能力,可在重金属毒害水平下,促进植物生长、提高植物抗病能力、克服重金属对植物生长的不利影响,从而增强重金属修复植物的生存竞争力。从解磷微生物的研究现状入手,介绍了解磷微生物对土壤重金属污染的修复能力,综述了解磷微生物对土壤重金属污染修复的作用机制,分析了目前解磷微生物在重金属修复过程中存在的问题,并提出了今后研究的方向,为重金属污染土壤的修复提供了新思路。     

Separation and simultaneous determination of nalidixic acid, hydroxynalidixic acid and carboxynalidixic acid in serum and urine by micellar electrokinetic capillary chromatography

Separation in capillary electrophoresis is governed by various factors, including buffer type, buffer concentration, pH, temperature, voltage and micelles. Through proper adjustment of these parameters, nalidixic acid and its two major metabolites, 7-hydroxynalidixic and 7-carboxynalidixic, could be separated by micellar electrokinetic capillary chromatography using an electrophoretic electrolyte consisting of 50 mM borate buffer (pH 9) containing 25 mM sodium dodecyl sulphate and 10% acetonitrile. A linear relationship between concentration and peak area for each compound was obtained in the concentration range 0.15–100 μg ml⁻¹, with a correlation coefficient greater than 0.999 and detection limits in the 0.2–0.7 ng ml⁻¹ range. Intra- and inter-day precision values of about 0.8–1.2% RSD (n=11) and 1.3–2.0% RSD (n=30), respectively, were obtained. The method has been applied to the analysis of nalidixic acid and its two major metabolites in serum and urine with limits of sensitivity lower than 0.8 ng ml⁻¹.     

酚酸类物质对三七幼苗的化感影响

该文研究了不同浓度的阿魏酸、对香豆酸、丁香酸、对羟基苯甲酸、香草酸5种酚酸类物质对三七幼苗生长和生理的影响。结果表明:处理后,三七幼苗的苗高、根长、可溶性蛋白质含量、根系活力、CAT以及POD活性均有所降低。其中,阿魏酸各处理组幼苗的苗高及POD活性均显著降低,50、100 mg·L~(-1)的对香豆酸以及100 mg·L~(-1)的香草酸处理组幼苗苗高也分别比对照显著降低16.19%、16.67%和29.29%;对香豆酸、丁香酸以及对羟基苯甲酸各处理组幼苗根长均显著低于对照;香草酸处理组幼苗的根系活力也显著低于对照,且幼苗的CAT活性在10、50、100 mg·L~(-1)丁香酸、对羟基苯甲酸以及香草酸处理下也达到了显著降低水平。此外,1 mg·L~(-1)阿魏酸以及100 mg·L~(-1)香草酸处理组幼苗的叶绿素含量也均显著降低;中高浓度的阿魏酸、对香豆酸、丁香酸、对羟基苯甲酸增加了三七幼苗的MDA含量,而香草酸在0.1、1、10、100 mg·L~(-1)浓度下显著降低幼苗的MDA含量;丁香酸、香草酸、对羟基苯甲酸以及中高浓度的对香豆酸增加了三七幼苗的SOD活性,且香草酸各处理组均达到了显著性水平。综上结果表明,5种酚酸类物质对三七幼苗均具有一定的化感抑制作用,但各酚酸物质的作用方式及强度并不完全一致,阿魏酸的化感影响较大,这为进一步研究三七的化感自毒作用提供了一定的理论参考。     

Comparative acid stress response of Listeria monocytogenes, Escherichia coli O157:H7 and Salmonella Typhimurium after habituation at different pH conditions

AIMS: The aim of the study was to evaluate the effect of habituation at different pH conditions on the acid resistance of Listeria monocytogenes, Escherichia coli O157:H7 and Salmonella enterica serotype Typhimurium, and to identify potential differences between the adaptive responses of the three pathogens. METHODS: Stationary phase cells of L. monocytogenes, E. coli O157:H7 and S. Typhimurium, grown in glucose-free media, were exposed to pH 3.5 broth directly or after habituation for 90 min at various pH conditions from 4.0 to 6.0. Survivors at pH 3.5 were determined by plating on tryptic soy agar and incubating at 30 degrees C for 48 h. The kinetics (death rate) of the pathogens at pH 3.5 was calculated by fitting the data to an exponential model. RESULTS: Habituation to acidic environments provided protection of the pathogens against lethal acid conditions. This acid protection, however, was found to be pH dependent. For example, for E. coli O157:H7 an increased acid resistance was observed after habituation at a pH range from 4.0 to 5.5, while the maximum acid tolerance was induced at pH 5.0. Furthermore, the effect of low pH habituation was different among pathogens. For L. monocytogenes, E. coli O157:H7 and S. Typhimurium, the pH range within which habituation resulted to increased acid resistance was 5.0-6.0, 4.0-5.5 and 4.0-5.0, respectively, while the maximum acid tolerance was induced after habituation at pH 5.5, 5.0 and 4.5, respectively. SIGNIFICANCE: Acid stress conditions are common within current food processing technologies. The information on adaptive responses of L. monocytogenes, E. coli O157:H7 and S. Typhimurium after habituation to different pH environments provided in the present study, could lead to a more realistic evaluation of food safety concerns and to a better selection of processes in order to avoid adaptation phenomena and to minimize the potential for food safety risks.     

氨基酸分析仪测定饲料添加剂——叶酸的方法

用６ｍｏｌ／Ｌ盐酸于１１０℃条件下水解饲料添加剂——叶酸,使之游离出谷氨酸,用氢氧化钠中和调节ｐＨ到２,氨基酸分析仪测定谷氨酸含量,经与标准叶酸水解样品比较,计算出叶酸的纯度。该方法重现性好,变异系数ＣＶ＝０．０８％,平均回收率为９８．３４％,浓度与峰面积呈线性相关,相关系数ｒ＝０．９９８７,可随氨基酸分析同时进行,不需改变任何分析条件。     

Triterpene acids from Salvia and Teucrium species

The pentacyclic triterpene acids ursolic acid, oleanolic acid, micromeric acid, maslinic acid and 3-epi-maslinic acid have been isolated from several Salvia and Teucrium species.     

Temperature regulates tuber-inducing lipoxygenase-derived metabolites in potato (Solanum tuberosum)

Temperature is one of the major environmental factors affecting potato tuberization. It has been suggested that lipoxygenase (LOX) mediates between temperature and tuber induction. In this study, the contents of the LOX-derived metabolites hydroperoxylinolenic acid (HPOT), jasmonic acid (JA), tuberonic acid (TA) and tuberonic acid glucoside (TAG) were analyzed in leaves of potatoes growing at different temperatures. At low, tuber-inducing temperature, endogenous levels of JA, TA and TAG rise, indicating their crucial role in tuber induction. The concentration of 13(S)-HPOT seems not to be directly affected by temperature. Instead, the molecule has only a short half-life in leaves and is readily metabolized.     

硬枝树花中抑制H_22荷瘤小鼠肿瘤的活性成分研究

研究了从硬枝树花中提取得到的4个单体化合物松萝酸(usnic acid)、去甲环萝酸(evernic acid)、巴尔巴地衣酸(barbatic acid)和水杨嗪酸(salazinic acid)对H22荷瘤小鼠的抑瘤作用,并且对抑瘤率、胸腺指数、脾指数及小鼠白介素-2含量等各个指标的进行检测,以说明此4种化合物对小鼠肿瘤生长的抑制效果。结果表明,松萝酸高、中剂量组,去甲环萝酸高、中剂量组,巴尔巴地衣酸低剂量组,水杨嗪酸高剂量组对小鼠肿瘤有较好的抑制效果,与阴性对照组比较有极显著差异(P0.01),并且这些组的H22荷瘤小鼠血清中白介素-2的含量显著增加,与抑制肿瘤活性具有相关性。