高通量测序探究啮食聚苯乙烯泡沫塑料黄粉虫的肠道菌群结构

【目的】塑料废物处理是世界环境难题,近期有研究报道黄粉虫可啮食聚苯乙烯泡沫塑料,肠道细菌可能在黄粉虫生物降解塑料的过程中起重要作用。本文以啮食聚苯乙烯泡沫塑料的黄粉虫幼虫(Tenebrio molitor)为材料,探究其肠道细菌的多样性和细菌群落组成。【方法】分别以聚苯乙烯泡沫塑料(聚苯乙烯组)和纸片(对照组)为唯一食物来源喂养黄粉虫幼虫,在90 d后采集粪便样品,对16S r RNA基因V3-V4区进行PCR扩增和高通量测序,并以PICRUSt进行肠道菌群的功能预测。【结果】饲喂期间,两组黄粉虫均正常存活,部分幼虫完成变态发育。泡沫塑料有明显的减重。样本测序共得到144 258条有效序列,179个OTU,共涉及10个门111个属。其中,聚苯乙烯组黄粉虫的肠道细菌在属水平高丰度的是Alcaligenes(35.9%)、Brevundimonas(12.3%)、Myroides(10.3%)。基于16S r RNA基因序列的功能预测表明,在聚苯乙烯组中,芳香类化合物的降解基因被明显富集。【结论】高通量测序揭示了啮食聚苯乙烯泡沫塑料的黄粉虫肠道菌群的多样性,这对从黄粉虫肠道中分离高效降解聚苯乙烯的细菌具有指导意义。     

滨海深古菌的研究进展

深古菌(Bathyarchaeota),原名MCG(Miscellaneous Crenarchaeotal Group)古菌,是一类至今未被分离培养的古菌,普遍存在于海洋和陆地环境中。深古菌具有极高的种群多样性,目前已发现多达23个亚群。深古菌具有多种生理生化功能,能降解蛋白质、多聚碳水化合物、脂肪酸、芳香族化合物和甲基化合物等有机质,参与甲烷代谢循环,产乙酸,异化还原亚硝酸盐和硫酸盐,很可能是地球碳元素循环的重要驱动力之一。本文简要概述了深古菌的研究发展历史,阐述了深古菌的分子系统发育分析、分布和基于基因组的生理特征研究的最新进展,总结了滨海深古菌的研究现状,并对滨海深古菌研究的发展方向进行了分析和展望。     

一种载样简单的多重可视化PCR微芯片

在核酸检测领域急需一种能够经济、快速、操作简便且同时检测多个靶标的新技术。常规多重PCR能够同时扩增多个靶标,但由于在一个试管中引物间的相互作用和竞争,重数往往受到限制。本研究设计了一种操作简单的多重PCR芯片,可以同时进行54个靶标的扩增。芯片结构简单,一条微通道将正下方平行排列的多个微孔连接在一起,微通道只留加样口和出样口。同时整个微通道呈疏水状态,微孔呈亲水状态。将不同的引物对和低溶点琼脂糖提前固定于不同的微孔中,通过一次加入PCR mix,并加入矿物油推动PCR mix进入到每个微腔室中,同时微孔也被矿物油相互隔离避免交叉反应。加样后将芯片放置于平板PCR仪上进行扩增,在整个反应过程中低溶点琼脂糖呈液态,反应结束后凝固成固体,便可引入核酸染料进行染色,最后利用自制小型的紫外照射仪上进行可视化检测和拍照记录。利用此平台成功实现了对7种非常重要和常用的转基因作物靶标的并行检测,结果显示此平台具有较高的灵活性和特异性。此技术经过进一步优化可应用于包括转基因检测在内的多重核酸检测领域。     

高效液相法同时测定大鼠脑组织中积雪草苷和羟基积雪草苷浓度

目的:建立高效液相色谱(HPLC)同时测定脑组织中积雪草苷和羟基积雪草苷浓度的方法。方法:大鼠尾静脉注射积雪草苷、羟基积雪草苷和积雪草总苷,30 min后用生理盐水进行心脏灌注,去除脑组织中残留血液,取脑组织,经甲醇沉淀蛋白后,利用HPLC测定脑组织中积雪草苷和羟基积雪草苷浓度。结果:积雪草苷和羟基积雪草苷在0.5-12μg/mL线性关系良好,定量下限为0.5μg/mL,日内和日间精密度(RSD)均小于15%,准确度(RE)在-5.25%-9.16%,提取回收率在70.54%-102.61%。结论:该方法符合生物样品测定要求,可以同时测定大鼠脑组织中积雪草苷和羟基积雪草苷的浓度。     

趋化因子及趋化因子受体在急性胰腺炎中的研究进展

普遍认为,急性胰腺炎起始于腺泡细胞内的胰蛋白酶原激活,随后引起的炎症反应加剧病情,也是多器官功能衰竭的主要原因。然而,最新的研究表明,急性胰腺炎引起的炎症反应是不依赖于胰蛋白酶原激活的独立病理过程。趋化因子作为能引起细胞趋化的细胞因子,通过与趋化因子受体作用,不但能调控淋巴细胞的生长、成熟和迁移,也参与多种炎症疾病与癌症的病理过程。近年来,多项研究已经阐述趋化因子及趋化因子受体在急性胰腺炎的发病发展过程中起到至关重要的作用。本文总结了CC,CXC和CX3C趋化因子家族成员在参与急性胰腺炎的炎症反应及对胰腺损伤的修复的研究进展,这将为AP临床治疗方案的设计提供新思路。     

2015年中国微生物遗传学研究领域若干重要进展

中国微生物遗传学研究在2015年取得了重要进展。本文回顾了2015年度中国本土科研团队在微生物遗传学领域取得的若干重要科研进展,扼要介绍了若干重点论文,展示了中国科学家在本领域的学术贡献。在基础微生物遗传学领域,明确了调控基因表达的一系列重要生物大分子的组成、结构和功能,解析了微生物免疫系统识别外源核酸片段的分子基础,阐明了多个微生物来源重要活性物质的生物合成途径及新颖的酶学反应过程,发现了微生物基因表达调控的新机理,在微生物发育、进化与群体行为生物学方面也取得一定进展。在工业微生物遗传学方面,阐明了微生物制造及其分子基础。在病原微生物遗传学方面,研究了多个致病菌的遗传调控,明晰了致病菌-宿主相互作用的遗传机制,在基因组水平解析了微生物耐药、新发病原和环境微生物的遗传机理,为致病菌防控新措施的研发提供了基础。在微生物多样性与环境微生物遗传学方面,展示了利用微生物遗传多样性的特点通过催化获得特定手性的化合物具有较好应用前景,肠道微生物组学研究方兴未艾。     

原钙粘蛋白基因簇调控区域中成簇的CTCF结合位点分析

哺乳动物中原钙粘蛋白(Protocadherin, Pcdh)基因簇包含50多个串联排列的基因,这些基因形成3个紧密相连的基因簇(Pcdhα、Pcdhβ和Pcdhγ),所编码的原钙粘蛋白质群在神经元多样性(Neuronal diversity)和单细胞特异性(Single cell identity)以及神经突触信号转导中发挥重要作用。前期的工作已证实转录因子CTCF(CCCTC-binding factor)与CTCF结合位点(CTCF-binding site, CBS)的方向性结合能够决定增强子和启动子环化的方向以及其远距离交互作用的特异性,并进一步在Pcdh基因座(Locus)形成两个(Pcdhα和Pcdhγ)染色质拓扑结构域(CTCF/cohesin- mediated chromatin domain, CCD),而且染色质拓扑结构域对于控制基因表达调控至关重要。本文通过生物信息学方法对比人类和小鼠序列,发现Pcdhβγ染色质拓扑结构域调控区域中的DNase I超敏位点(DNase I hypersensitive sites, HSs)较为保守。染色质免疫沉淀及大规模测序实验(Chromatin immunoprecipitation and massive parallel sequencing, ChIP-Seq)揭示CBS位点在Pcdhβγ调控区域中成簇分布并且具有相同的方向。凝胶电泳迁移实验(Electrophoresis mobility shift assay, EMSA)确定Pcdhβγ调控区域内具体的42 bp CBS位点并且发现一个CTCF峰包含两个CBS位点。在全基因组范围内,运用计算生物学方法分析CTCF和增强子、启动子等调控元件的关系,发现CBS位点在调控元件附近有较多分布,推测CTCF通过介导增强子和启动子的特异性交互作用,在细胞核三维基因组内形成活性转录枢纽调控基因精准表达。     

水稻脆秆突变体bc-s1的表型分析和基因定位

茎秆机械强度影响植株抗倒伏能力, 是备受关注的重要农艺性状之一。与野生型相比, 水稻(Oryza sativa)脆秆隐性突变体bc-s1茎秆抗折力和抗张力分别降低31.1%和67.2%, 茎秆纤维素和木质素含量分别降低24.97%和增高38.82%。细胞学分析显示, bc-s1茎秆厚壁细胞发生不规则变化, 次生壁增厚受阻。通过图位克隆和测序分析, 初步确定bc-s1突变体中纤维素合成酶催化亚基Os09g25490/OsCesA9基因第1外显子的第28个碱基G突变为A。该等位突变体的获得为进一步揭示OsCesA9调控细胞壁建成的生物学功能提供了新的研究材料。     

超嗜热酯酶EST2在不同宿主中的异源高效表达研究

来源于超嗜热古菌Alicyclobacillus acidocaldarius的酯酶EST2是目前报道的活性最高的超嗜热酯酶,具有极大的工业应用价值。为促进EST2的生产应用,将其分别在大肠杆菌及毕赤酵母中进行异源表达,并就不同宿主对表达情况和重组酶酶学性质的影响进行了分析。在大肠杆菌和毕赤酵母中重组表达的EST2酶学性质基本一致:最适温度分别为75℃和77.5℃,最适pH均为8.0,比活力分别为4656.6 U/mg和4078.3 U/mg,70℃水浴保温4.5 h,残余活力均在70%以上。在摇瓶发酵的基础上,于5 L发酵罐中进行了重组大肠杆菌及毕赤酵母的高密度发酵。毕赤酵母高密度发酵120 h菌体干重达68 g/L,最大表达酶活力为959.6 U/ml。大肠杆菌高密度发酵25 h菌体干重达60.8 g/L,最大酶活力14825.6 U/ml,表达量是毕赤酵母的15.4倍,单位时间产量是酵母的74.2倍。结果表明大肠杆菌发酵周期短、表达量高,更适合进行嗜热酯酶EST2的高效生产,这为促进嗜热酯酶在工业生物技术产业的应用奠定了基础。     

木霉菌生物学与应用研究——回顾与展望

本期《菌物学报》是为了庆祝第十三届国际木霉菌和粘帚霉学术研究讨会而出版的,本期共收录了14篇文章,其中综述2篇,研究论文12篇,重点反映我国近年来在木霉菌资源收集与鉴定、木霉菌系统发育、木霉菌生物技术、木霉菌生物防治机理、在农业与环境保护中应用等方面的研究进展,同时介绍国际上相关的最新研究进展,并提出今后我国木霉菌研究的发展方向。