替代标准品校正函数法定量分析不产氧光合细菌螺菌黄质系类胡萝卜素

【目的】针对不产氧光合细菌(APB)类胡萝卜素(Car)标准品缺乏的问题,以替代标准品实现螺菌黄质系多种Car组分同步、快速、准确的定量分析。【方法】以沼泽红假单胞菌CQV97为材料,采用吸收光谱、薄层层析和HPLC等方法制备螺菌黄质系Car标准品;以柠檬黄和番茄红素为替代标准品,采用HPLC法,建立了螺菌黄质系Car多组分的定量方法。【结果】制备的6种Car标准品纯度达95%以上。确定了Car的HPLC分析条件,以Car标准品为对照,得到了螺菌黄质系6种Car组分的定性HPLC指纹图谱。在选择的HPLC条件下,测定了6种Car标准品和2种替代标准品的标准曲线,确立了2种替代标准品分别与6种Car标准品之间的定量校正函数关系,并用于实际样品YL28和CQV97菌株的Car定量分析。采用Car标准品法测定的6种Car含量的RSD小于1.5%、回收率在96%-104%,替代标准品法与Car标准品法测定结果吻合,其相对误差小于0.1%。【结论】通过替代标准品校正函数关系,建立了2种准确定量分析螺菌黄质系Car多组分的方法。替代标准品柠檬黄和番茄红素均能准确地传递待测Car的量值关系,实现了螺菌黄质系6种Car的同步、快速、准确的定量分析,弥补了现有Car组分相对定量方法的不足。讨论了替代标准品法校正因子适用范围的局限性,提出了校正函数关系的思路和方法。这为全面实现APB球形烯系、奥氏酮系等其它Car的快速、准确定量分析提供了借鉴和参考。     

薄层层析法(TLC)测定螺菌黄质系类胡萝卜素的相对极性和稳定性

【目的】阐明不产氧光合细菌螺菌黄质系类胡萝卜素(Car)之间的相对极性和稳定性关系及规律。【方法】以沼泽红假单胞菌CQV97为材料,采用薄层层析(TLC),结合图像灰度分析、吸收光谱和HPLC等方法,探求了螺菌黄质系Car合成途径中各Car组分之间的相对极性、光谱特性和光稳定性规律。【结果】TLC能将CQV97菌株积累的7种Car分离,分别为Lycopene(C1)、Rhodopin(C2)、3,4-Didehydrorhodopin(C3)、Anhydrorhodovibrin(C4)、Rhodovibrin(C5)、OH-spirilloxanthin(C6)和Spirilloxanthin(C7);其相对极性由低到高顺序是C1、C4、C7、C5、C6、C2、C3;依据特征性吸收光谱,这7种Car分为3个群,分别为C1和C2,C3、C4和C5,C6和C7,Car合成过程中脱氢反应使Car分子共轭体系增大,引起光谱较大幅度的红移(约10 nm),而水化和羟基甲基化反应则引起较小幅度红移(0-4 nm);光照条件下,7种Car在TLC板上均不很稳定,其半衰期在54-137 min,稳定性顺序依次为C2C3≈C7C5≈C4≈C1≈C6。黑暗条件下,7种Car均在90 min内稳定,稳定性顺序与光照条件基本一致。【结论】TLC能够良好地展示出螺菌黄质系途径中积累的7种Car。TLC板上的Car组分对光敏感,黑暗时短期稳定。本研究将有助于APB Car的TLC快速鉴别,为快速筛选高稳定性Car提供思路和参考。     

沼泽红假单胞菌光合色素的分离、组成分析与光稳定性

【目的】探求光对不产氧光合细菌类胡萝卜素(Car)和细菌叶绿素a(BChl a)稳定性的影响规律。【方法】以沼泽红假单胞菌CQV97为材料,采用硅胶柱层析和HPLC方法进行Car和BChl a组分的纯化和成分分析,采用吸收光谱法研究Car和BChl a组分的光稳定性。【结果】在Car和BChl a组分分离过程中,Car组分回收率高且稳定,而BChl a回收率波动性较大。Car组分中含有6种螺菌黄质系Car和极少量(0.25%)的细菌脱镁叶绿素a。BChl a组分中包含BChl aGG、BChl aDHGG、BChl aTHGG和BChl aP4种成分。Car和BChl a组分在黑暗条件下非常稳定。2 000 lx白炽灯、日光灯和自然光照射时,Car在70 min内非常稳定,但对紫外光敏感,半衰期为11.15 min,BChl a组分对白炽灯、日光灯、自然光和紫外灯的光降解速率常数(min–1)分别为0.169 8、0.028 9、0.213 9和0.026 4,半衰期(min)分别为4.47、29.68、4.20和26.19。【结论】一步硅胶柱层析可同时得到Car和BChl a纯组分。Car对白光相对稳定,对紫外光不稳定。BChl光稳定性很差,分离过程中短期见光是导致BChl a回收率波动性较大的原因,光降解过程中产生了相对稳定的中间产物。该研究结果为光合色素的精制、功能研究和应用提供了理论依据。     

铁对产铁载体的沼泽红假单胞菌光合色素与铁载体合成的影响

【目的】探求铁对1株能产生铁载体的不产氧光合细菌(Anoxygenic Phototrophic Bacteria,APB)光合色素和铁载体合成的影响。【方法】通用CAS法检测铁载体产生,Arnow、Csaky和Shenker法检测铁载体类型;吸收光谱法和HPLC法分析光合色素的组分和含量。【结果】Rhodopseudomonas palustris CQV97能够产生异羟肟酸型铁载体,未添加FeCl3时,铁载体含量最高,铁载体的产生与生长并非关联型。随FeCl3浓度升高,菌体生长潜伏期缩短,生长速率、最终生物量以及细菌叶绿素(Bacteriochlorophyll,BChl)a和类胡萝卜素(Carotenoid,Car)含量均提高,而检测到的游离铁载体含量降低;菌体积累的BChl a的组成和相对含量未见明显变化,但主要的Car组分由Spirilloxanthin转化为Rhodopin,菌体中积累Car组分的平均共轭体系降低,Car组成的改变与色素提取液的Car特征性光谱蓝移现象相吻合。【结论】首次报道APB能够产生铁载体,CQV97菌株能够产生异羟肟酸型铁载体。阐明了铁对CQV97生长、铁载体产生和光合色素合成的影响规律,这些研究结果为深入开展APB铁载体分离纯化以及生物功能研究奠定了基础。     

亚硝氮对海洋着色菌亚硝氮和氨氮去除以及光合色素合成的影响

【目的】在以亚硝氮为唯一氮源和亚硝氮-氨氮共存体系中,考察和分析海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28菌株对水体亚硝氮的环境适应能力。【方法】采用分光光度法分析亚硝氮、氨氮去除效率以及亚硝氮对菌体生物量和色素含量的影响,采用薄层层析法分析亚硝氮对菌体光合色素组成的影响。【结果】YL28菌株能以亚硝氮为唯一氮源生长,主要积累2种细菌叶绿素(BChl)组分(BChl aTHGG和BChl ap)、1种细菌脱镁叶绿素(Bphe)和玫红品(Rhodopin)、螺菌黄质(Spirilloxanthin)、脱水紫菌红醇(Anhydrorhodovibrin)、番茄红素(Lycopene) 4种类胡萝卜素(Car);YL28生物量和对亚硝氮的去除效率随亚硝氮浓度升高而降低,完全去除亚硝氮的浓度可达200 mg/L以上;当亚硝氮浓度高于25 mg/L,单位质量菌体BChl a和Car总量降低,BChl a和Car合成的末端产物(BChl ap和Spirilloxanthin)以及Bphe相对含量升高,其它4种色素组分相对含量则降低,但Car与BChl a相对含量的比值未见明显变化。当亚硝氮-氨氮共存时,YL28菌株对亚硝氮的耐受能力和去除能力明显提高,完全去除亚硝氮的浓度可达300 mg/L以上;氨氮减缓了亚硝氮对光合色素合成的抑制作用,提高了菌体色素合成总量,各色素组分相对含量的变化与亚硝氮为唯一氮源时的变化规律一致。【结论】YL28菌株能高效去除亚硝氮,亚硝氮对菌株生长和光合色素的合成有抑制作用,但氨氮能明显提高YL28菌株对亚硝氮的适应能力。这为进一步开发高效脱除亚硝氮的APB水质调节剂奠定了基础。     

体外组装类胡萝卜素对外周捕光复合体(LH2)能量传递活性的影响

【目的】探求不产氧光合细菌(APB)外周捕光复合体(LH2)中类胡萝卜素(Car)结构和能量传递效率的关系和规律。【方法】通过二苯胺(DPA)抑制Car合成的方法从固氮红细菌134K20中获得部分缺失Car的LH2 (LC-LH2);采用TLC和HPLC法从3种APB中制备球形烯(SE)、玫红品(RP)和奥氏酮(OK) 3种Car;在含0.1%十二烷基二甲基胺氧化物(LDAO)的10 mmol/L Tris-HCl (pH 8.0)缓冲液中采用超声孵育法分别将这3种Car与LC-LH2体外组装,采用吸收光谱法、拉曼光谱法和荧光光谱法对组装LH2进行结构与功能分析。【结果】制备的部分缺失Car的LH2中,SE缺失率约为64.7%。这3种共轭长度、取代基的极性不同的Car均能与这种部分缺失SE的LH2自组装,Car组装率约在24.0%?29.4%之间,其中SE和OK的组装率高于RP。与部分缺失Car LH2中原有SE构象一致,重组的Car在LH2中也呈现较为伸展的平面构象。LH2中重组Car到细菌叶绿素(BChl)的能量传递效率由高到低的顺序依次为SE-LH2>RP-LH2>OK-LH2,与Car共轭体系大小的关系一致,而与Car极性大小没有明显的关系。【结论】在组装的LH2中Car采用平面构象与脱辅基蛋白结合,Car共轭长度仍是决定和影响LH2中Car-BChl能量传递效率的主要因素,而Car的取代基和极性影响较小。     

一株高含玫红品的红树林海洋紫色硫细菌分离鉴定及特性

摘要:【目的】挖掘我国海洋紫色硫细菌物种资源、深入理解紫色硫细菌在红树林生态系统中的作用。【方法】采用琼脂振荡稀释法、显微技术、紫外可见吸收光谱法、TLC、HPLC 和MS 法。【结果】从福建泉州洛阳桥红树林潮间带泥水样分离获得一株细胞内含多个硫粒的细菌菌株,光合内膜呈囊状、含细菌叶绿素a 和螺菌黄质系类胡萝卜素,结合16S rRNA 基因序列分析和系统发育分析,表明该菌株属于海洋着色菌属(Marichromatium)。该菌株细胞球杆状;最适pH 范围5.7－6.7;最适盐度范围2%－3.5%;温度范围20℃ －35℃;能耐受3.6 mmol/L 硫化物;主要积累玫红品类胡萝卜素,而不是螺菌黄质;3 种细菌叶绿素组分中,一种为BChl aP,另2 种未见报道;不需要生长因子;可光同化固定CO2、能很好利用多种有机酸盐、多价态氮化物和硫化物,尤其能利用柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、果糖和丙醇;对氯霉素、头孢唑林、苯、对羟基联苯、恩诺沙星、啶虫脒、HgCl2 和CdCl2的IC50 值分别为70、100、20、20、3、170、5 mg /L和25 mg/L。【结论】该菌株是一株轻度耐酸、高含玫红品类胡萝卜素的紫色硫细菌,被鉴定为Marichromatium gracile 新菌株,编号YL28。该菌株具有广泛利用多种碳源、氮源和硫源物质的能力,对抗生素氯霉素和头孢唑啉、农药啶虫脒、重金属汞和镉具有较强耐受性,对抗生素恩诺沙星较敏感。     

紫细菌光合色素指纹图谱的建立与色素分析

【目的】探索快速高效的色素样品制备方法;为建立紫细菌全色素TLC和HPLC标准指纹图谱和数据库提供研究方法和思路;为色素代谢与调控等研究提供快速的色素分析方法。【方法】选择沼泽红假单胞菌(Rhodopesudomonas palustris CQV97)为材料,采用改良丙酮甲醇提取法、TLC重复展层法、图像灰度分析法、吸收光谱法、HPLC和MS法进行色素分析。【结果】甲醇或丙酮可选择性地提取样品的细菌叶绿素和类胡萝卜素,通过对丙酮甲醇法的改良,使色素提取总量提高了13.5%。建立了CQV97菌株全色素的TLC和HPLC指纹图谱,二者均含有11种色素组分。图像灰度分析法估算了TLC指纹图谱各色素组分的表观相对含量。以TLC图谱的各色素组分为外标物,明确了HPLC图谱中各色素组分的保留时间(Rt)与TLC图谱中各色素组分的迁移率(Rf)之间的对应关系。结合色素代谢途径、光谱分析和MS,定性分析了指纹图谱中11种色素组分。TLC或HPLC分析结果表明,理论样品与对照样品色素组分和含量一致,而实际样品与对照样品色素组分一致,但含量不同,重复测定3次,样品中色素相对含量的RSD均小于5%。【结论】改良的丙酮甲醇法可以快速高效地提取光合细菌的色素。采用TLC重复展层法和HPLC法建立的全色素指纹图谱色素组成一致,重复稳定性好,各具特色。TLC和HPLC两种指纹图谱分析方法均能进行光合色素的快速分析,适合于紫细菌色素合成途径中主要积累色素的组分和含量变化规律研究。     

一株节杆菌发酵产物中类胡萝卜素的分离及组分分析的初探

【目的】对实验室保存的一株红色球菌进行菌株鉴定,并对色素提取液的组分进行定性分析。【方法】采取形态学观察、16S rDNA序列同源性分析和生理生化分析相结合的方法确定菌株的分类地位。使用乙醇-丙酮混合液提取胞内色素,采用硅胶G薄板层析法对色素提取液进行初步分离纯化,并结合其光谱吸收特性、质谱结果进行定性分析。【结果】实验结果表明此菌株属于节杆菌属(Arthrobacter sp.)。薄板层析结果显示该菌株内主要有4种色素组分,且靠近溶剂前沿组分为黄色,其它组分皆为橘红色。吸收光谱特性、质谱结果显示黄色组分可能为β-胡萝卜素,橘红色组分可能为螺菌黄质系类胡萝卜素。【结论】此株节杆菌以较为廉价的糖蜜和玉米浆作为营养物质用于满足自身生长需要,并且积累胞内类胡萝卜素,因此该菌的进一步研究有一定的价值。     

挖掘与调控乙酸胁迫响应基因提高重组酿酒酵母合成番茄红素水平

【背景】乙酰辅酶A是酿酒酵母异源合成番茄红素的重要中间产物,胞质中乙酰辅酶A主要来自乙酰辅酶A合成酶催化乙酸合成。【目的】通过外源添加乙酸盐结合调控乙酸胁迫应答基因增加胞内乙酰辅酶A含量,改善细胞生长,促进番茄红素合成。【方法】在合成番茄红素的重组酵母菌中过表达乙酰辅酶A合成酶编码基因(acs2),在发酵过程中添加10g/L乙酸盐,结合转录组学分析挖掘乙酸胁迫响应基因,进行单一和组合调控。【结果】添加乙酸盐后,重组菌Y02中番茄红素含量增加了19.14%,但细胞生长受到抑制,转录组学结果表明adk2、fap7、hem13、elo3、pdc5、set5、pmt5、hst4、clb2和swe1表达水平增加,因此构建了单基因和双基因过表达菌株,其中Y02-set5-hst4菌在添加乙酸盐后细胞生长得到了显著改善,同时胞内乙酰辅酶A浓度提高了78.21%,番茄红素含量和产量达到12.62 mg/g-DCW和108.67 mg/L,与对照菌Y02相比分别提高了42.76%和67.13%。同时该菌中甲羟戊酸途径中关键基因erg12、erg20和hmg1的表达量与对照菌相比分别上调了1.70、1.4...     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.