流式细胞术在细菌快速检测中的应用

流式细胞仪(Flow cytometer)是集应用流体学、光学、电子学、生物学、免疫学等多门学科和技术于一体的新型高科技仪器。它的核心技术是流式细胞术(Flow cytometry,FCM),该技术是利用流式细胞仪,使单个细胞或其他微小生物粒子处于快速直线流动状态,且逐个通过光束,从而对单个细胞或微粒进行多参数(数量、大小、核酸含量、细胞活性、特定菌群或物种等)定量分析和分选的检测技术,具有快速、灵敏、精确以及便于操作等突出优点。本文简要介绍流式细胞仪的原理,并论述流式细胞技术在实验室研究、工业生产、临床诊断、环境评估等领域的细菌快速检测应用。     

不同底物培养的细胞吸附固体基质和有机溶剂的差异

目的:对细菌吸附有机溶剂法进行一定的修改,探索水相溶液pH和电解质浓度对测定细胞疏水性的影响,以及不同底物培养的细胞疏水性的差异性。探索细胞和固体间的静电作用和疏水作用对细菌早期吸附的影响。方法:以9K液体培养基为水相溶液,测定不同pH值和电解质浓度下细胞转移到有机相的吸附率。测定不同底物培养的细胞的Zeta电位以及在石英砂和黄铜矿表面的吸附率。结果:水相溶液pH值的变化并没有引起细胞转移到有机溶液的吸附率的显著变化,而在实验所用的电解质浓度梯度范围内,随着浓度的增加,细胞转移到有机溶剂的吸附率也随之增加,但是以单质硫为底物培养的细胞的吸附率始终大于以Fe2+和黄铜矿为底物培养的细胞。在溶液pH 2.0的条件下,石英砂和黄铜矿带负电,单质硫培养的细胞带正电,而以Fe2+和黄铜矿为底物培养的额细胞带负电。结论:细胞表面疏水性不会受到溶液pH值变化的扰动,但是却会随着电解液浓度的增加而增加,以单质硫为底物培养的细胞的疏水性大于以Fe2+和黄铜矿为底物培养的细胞,不同的细胞表面均含有大量的作为电子供体和电子受体的官能团。不同底物培养的细胞在石英砂和黄铜矿表面的早期吸附受到静电作用和疏水作用力的共同影响。     

分子生物学在血液病诊断和治疗中的应用及研究进展

分子生物学自问世以来在各个领域都有着非常广泛的应用。随着分子生物学手段的不断发展,其在医学诊断和疾病治疗等领域的作用也获得医护人员的认可。分子生物学方法在血液病诊断和治疗方面的应用也尤为突出。本文综述了PCR,荧光原位杂交技术、基因芯片和二代测序等分子生物学手段在血液病中的应用,为血液病的诊断、治疗监测以及用药指导等方面的研究提供参考。     

分子生态网络揭示冶金微生物对能源底物的响应

通过分析不同铁硫比的能源底物驯化下冶金微生物群落的演替过程,基于分子生态网络揭示冶金微生物对能源底物的响应特征。对富铁少硫、富硫少铁条件下不同驯化批次的微生物样本进行高通量测序,分析物种组成,比较冶金微生物群落的α多样性和β多样性,并构建分子生态网络,探究驯化过程微生物之间的相互作用关系。鉴定关键物种,分析冶金微生物群落对能源底物的响应。研究发现在基于不同能源底物驯化过程中,富铁少硫群落的优势物种为嗜酸氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans和铁氧化嗜酸硫杆菌A. ferriphilus;而富硫少铁群落经过3个批次的驯化,氧化硫硫杆菌A. thiooxidans占比高达90%。α、β多样性分析结果表明,富硫少铁能源底物驯化过程使冶金微生物群落多样性降低,且随着驯化批次的增加群落组成发生显著变化。分子生态网络分析显示关键物种均为低丰度稀有物种,富硫少铁条件下菌种间具有更紧密的互作共生关系,群落更加稳定。通过该驯化实验,明确了不同能源底物对冶金微生物群落的影响。采用富硫少铁能源底物驯化冶金微生物,使冶金微生物群落更加稳定,有助于优势物种高效发挥铁、硫氧化功能,促进硫化矿物的氧化溶解,为生物冶金工业育种微生物群落的定向驯化提供理论基础。     

隐藏嗜酸菌Acidiphilium cryptum的研究进展

分离自酸性矿坑水的隐藏嗜酸菌Acidiphilium cryptum具有化能兼养型细菌的典型特征,在缺乏有机质的环境中能启用体内硫氧化代谢途径营化能自养,进行硫化矿物的分解;而在有机质存在时该菌营异养生长,并在体内合成聚β羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate,PHB),此外在酸性条件下对Fe(III)和Cr(VI)等金属离子具有还原作用,并具有发展微生物燃料电池的潜力.该菌因其独特的生理特性及在浸矿微生物群落中的显著生态地位而在生物冶金、环境修复、生物材料等领域具有重要的经济和社会意义.对隐藏嗜酸菌的生物学特性、分离培养方法、重要特性的研究进展以及应用等方面的国内外研究现状进行综述,并对其应用前景和研究趋势进行展望.     

微生物生态学驱动社会与经济“绿色高效发展”

面对物种数量繁多、生态分布广泛、生态功能强大的微生物资源,微生物生态学的任务一方面在于不断发现和认识这类生命"暗物质"及其存在机制,另一方面要充分挖掘和利用这些微生物资源。微生物生态学的应用从最早的混合发酵发展到极端微生物资源利用、微生物生态制剂开发逐渐拓展到合成微生物生态等多个领域。2019年10月在湖南省长沙市举行的"中国生态学学会微生物生态专业委员会学术年会"设立了3个与微生物生态学应用相关的分会场,本期《微生物学通报》也开辟了"人工生态系统微生物"栏目,凸显了我国微生物生态学在资源、能源和环境等应用领域的成果,让我们看到了其成为社会与经济"绿色高效发展"重要驱动力的希望。     

生物冶金中耐盐浸矿微生物的研究进展

耐盐浸矿微生物是指在发挥矿物浸出功能时对所处的含盐环境具有一定耐受能力的一类浸矿微生物。耐盐浸矿微生物因其可以适应不同浓度的氯化钠等盐,因而在淡水资源缺乏地区的生物冶金中具有广泛的应用价值。本文从耐盐浸矿微生物的种类、耐盐机制及其在矿物生物浸出中的应用现状进行了系统性综述,为耐盐浸矿微生物的研究和应用提供参考。     

嗜酸异养菌对自养菌Acidithiobacillus ferrooxidans金属离子抗性和生物浸出的影响

【目的】了解嗜酸异养菌在诸如酸性矿坑水(AMD)和生物浸出体系等极端酸性环境中对浸矿微生物产生的影响。【方法】研究由嗜酸异养菌Acidiphilium acidophilum和自养菌Acidithiobacillus ferrooxidans经长期驯化后形成的共培养体系分别在Cd2+、Cu2+、Ni2+和Mg2+胁迫下的稳定性;并将此共培养体系应用于黄铁矿和低品位黄铜矿的生物浸出实验。【结果】在上述4种金属离子分别存在的条件下,异养菌Aph.acidophilum均能促进At.ferrooxidans对亚铁的氧化,提高其对能源利用的效率。共培养体系中的异养菌Aph.acidophilum使At.ferrooxidans对Cu2+的最大耐受浓度(MTC)由2.0 g/L提高到5.0 g/L,而且共培养的细胞数量与2.0 g/L Cu2+条件下生长的At.ferrooxidans纯培养相似。另外,共培养中的At.ferrooxidans对Mg2+的MTC也由12.0 g/L提高到17.0 g/L。生物浸出实验中嗜酸异养菌Aph.acidophilum促进了At.ferrooxidans对黄铁矿样品的浸出,浸出率较其纯培养提高了22.7%;但在含铁量较低的低品位黄铜矿浸出体系中共培养和At.ferrooxidans纯培养的浸出率均低于33%。在加入2.0 g/L Fe2+的低品位黄铜矿浸出体系中,共培养和At.ferrooxidans纯培养的浸出率均得到提高,分别达到52.22%和41.27%。【结论】以上结果表明,Aph.acidophilum与At.ferrooxidans共培养在一定的环境胁迫下仍能保持其稳定性并完成各自的生态功能,并且嗜酸异养菌Aph.acidophilum适合在含铁量较高的浸出体系中与铁氧化细菌共同作用来提高生物浸出的效率。     

嗜中高温嗜酸古菌Ferroplasma thermophilum的培养条件优化

在中高温和较低pH条件下, Ferrroplasma spp. 是进行硫化矿生物浸出的重要微生物。Ferroplasma spp.为古菌,无细胞壁, 对矿浆浓度、搅拌剪切力以及溶液中的重金属离子等敏感, 很难得到高密度的纯培养, 给大规模的工业应用带来了一定难度。研究了F. thermophilum摇瓶培养时的最佳生长条件, 单因素考察结果表明最适培条件为: 温度50oC, 初始pH 0.5, 250 mL的摇瓶装液量为50 mL, 无机氮源(NH4)2SO4。通过正交试验确定了FeSO4·7H2O、酵母粉和蛋白胨最适组合为FeSO4·7H2O 40 g/L, 酵母粉0.3 g/L, 蛋白胨0.2 g/L。优化培养后, F. thermophilum 浓度达到了6.3×107个/mL, 40 g/L的FeSO4·7H2O在72 h内全部氧化完全。该结果可为该类古菌的扩大培养以及工业应用提供参考。     

MATLAB 7.X生物信息工具箱的应用——序列比对(二)

序列比对是基因序列分析中的一项重要工作.本文以人和鼠的基因为对象,介绍MATLAB 7.X生物信息工具箱中的序列比对方法,内容包括从数据库获取序列信息,查找序列的开放阅读框,将核苷酸序列转换为氨基酸序列,绘制比较两氨基酸序列的散点图,用Needleman-Wunsch算法和Smith-Waterman算法进行比对,以及计算两序列的同一性.