Komagataeibacter rhaeticus 3-15全基因组及葡萄糖脱氢酶基因缺失体的构建

细菌纤维素(BC)是一种新型的可再生、可降解的生物高分子材料。为了最大程度的发挥BC生产菌株K.rhaeticus 315的生产能力,本文首先对K.rhaeticus 315进行全基因组测序,通过功能基因的注释、分析碳源代谢流向。结果显示,该菌株碳代谢特征之一是缺乏磷酸果糖激酶的编码基因,不能通过EMP途径代谢糖类碳源,而是主要通过PPP途径和TCA途径代谢碳源,维持菌体生长和BC合成。由于葡萄糖脱氢酶的存在,该菌株在合成BC的同时生成大量副产物—葡萄糖酸。为此,本文通过敲除葡萄糖酸合成酶相关基因,即葡萄糖脱氢酶基因gcd,构建葡萄糖脱氢酶基因缺失重组株(gcd^-),将葡萄糖酸的生成量降低了77%。     

石灰碳铵熏蒸联合生物有机肥对香蕉枯萎病和细菌群落的影响

以连续种植的香蕉枯萎病高发病蕉园为试验点,通过实时定量PCR和高通量测序等方法,研究了田间条件下石灰碳铵熏蒸联合生物有机肥施用对香蕉枯萎病的防治效果,以及对土壤细菌群落结构和组成的影响。结果表明: 与不熏蒸施用有机肥(OF)相比,香蕉枯萎病发病率在施用有机肥前使用石灰碳铵进行熏蒸处理(LAOF)和施用生物有机肥前使用石灰碳铵进行熏蒸处理(LABF)中分别降低了13.3%和21.7%,病原菌的拷贝数分别降低了22.4%和33.0%。与OF处理相比,石灰碳铵熏蒸联合不同肥料施用均显著降低了细菌的丰富度和多样性,形成了明显不同的群落结构,且熏蒸对群落组成的差异产生了决定性的影响。LABF的细菌丰富度和多样性均低于其他处理,群落组成也与其他处理存在明显差异。与OF处理相比,熏蒸处理(LAOF和LABF)显著增加了土壤中水恒杆菌、布鲁式菌和漯河杆菌属的相对丰度,且在LABF中的相对丰度均高于LAOF,水恒杆菌和布鲁式菌的相对丰度差异显著。在田间条件下,施用生物有机肥之前使用石灰碳铵进行熏蒸处理能够显著降低病原菌数量,改变土壤细菌群落结构,激发土壤有益微生物,从而减少香蕉枯萎病的发生。     

滩涂湿地中全程硝化菌随季节和深度变化的分布特性

采集不同季节和深度的崇明东滩沉积物土壤样品,结合部分巢式PCR扩增和高通量测序方法,分析全程硝化菌在滩涂湿地中的群落结构,并结合相关理化参数进行冗余（RDA）分析,研究全程硝化菌不同类型的生态分布特点。结果显示,在所有沉积物样品中,全程硝化菌clade A.1和clade A.2比例明显高于clade B。全程硝化菌clade A.1在夏季所有沉积物样品中,占比最高;在夏冬两季浅表层沉积物(1～5 cm)和春秋深层沉积物(5～10 cm)中,比例相对偏高;全程硝化菌clade A.2情况与其相反。全程硝化菌clade B在秋冬两季比例相对其它季节偏高。RDA分析证实,相对于clade A.2,clade A.1与铵浓度呈正相关,而clade B则与总碳（TC）更密切相关。结果表明,长江口崇明东滩滩涂沉积物中全程硝化菌分布广泛,其分布特点和群落结构随季节和深度的变化而变化。滩涂环境因子与全程硝化菌群落结构的相关性研究有助于了解全程硝化菌对滩涂生态系统的贡献。     

复合菌剂M5对红螯螯虾(Cherax quadricarinatus)高密度养殖系统水质及其肠道微生物群落影响的初步研究

应用自制复合菌剂M5于红螯螯虾(Cherax quadricarinatus)的高密度养殖系统中,通过分析肠道菌群并监测养殖水质,研究了复合菌剂作用的效果及潜在的机理。结果显示,复合菌剂M5的使用可显著降低养殖水环境的pH值,降低污染物NH⁺₄、NO^-₂和COD的浓度,抑制弧菌属（Vibrio）中某些条件致病菌的生长。基于PICRUSt与KEGG数据库的功能预测及肠道菌群的群落分析,复合菌剂既可作为额外的营养补充物,缓解肠道群落之间对营养源的竞争,又可提高虾的消化能力、免疫力。新型复合菌剂M5可显著改善养殖水质并影响肠道菌群的组成与功能,从而提高养殖存活率。     

轻度支气管哮喘儿童的诱导痰菌群特征

目的探讨轻度支气管哮喘儿童的诱导痰菌群特征及临床意义。方法纳入年龄为6~12周岁于2018年11月至2019年1月在深圳市儿童医院呼吸科门诊定期复诊的轻度支气管哮喘患儿51例(哮喘组),留取诱导痰,匹配同年龄段97例健康无过敏儿童的口咽拭子作为对照。诱导痰及口咽拭子提取总DNA并扩增,对16S rRNA基因进行高通量测序并对测序结果进行生物信息学分析。结果NMDS分析结果显示哮喘组与健康对照组研究对象菌群结构存在差异;哮喘组的诱导痰菌群多样性指数(Shannon index)高于健康对照组(2.34±0.53 vs 1.87±0.50,P<0.05)。门水平分析显示,哮喘组与健康对照组的菌群均主要为厚壁菌门(38.34%vs 44.74%,P<0.05)、变形杆菌门(31.14%vs 19.78%,P<0.05)、拟杆菌门(14.59%vs 20.52%,P<0.05)、放线菌门(10.41%vs 7.85%,P<0.05)和梭杆菌门(2.82%vs 6.67%,P<0.05),但两组之间的构成比有明显差异。与健康对照组相比,在属水平上哮喘组韦荣球菌属(5.27%vs 8.96%)、普雷沃菌属(8.38%vs 17.35%)、罗斯菌属(1.50%vs 5.46%)、纤毛菌属(1.37%vs 4.39%)等非条件致病菌属比例明显下降(均P<0.05),而嗜血杆菌属(9.83%vs 6.17%)、卟啉单胞菌属(2.48%vs 1.41%)、莫拉菌属(5.66%vs 0.42%)、诺卡菌属(3.40%vs 0.00%)等条件致病菌属比例明显上升(均P<0.05)。结论尽管轻度支气管哮喘患儿已临床控制,但诱导痰内菌群仍存在结构紊乱。气道菌群紊乱可能是儿童支气管哮喘的发病机制之一。除了致病菌属外,非致病菌菌属的构成变化可能也是儿童哮喘的一个发生机制。     

利用高通量测序技术对水稻秸秆中、低温降解菌系的比较分析

采用Illumina MiSeq高通量测序技术,对中、低温（中温25 ℃、低温10 ℃）富集驯化所得水稻秸秆降解菌系进行测序;采用生物信息学方法对中、低温秸秆降解菌系群落生物多样性进行分析。结果表明,测序质控后获得601 489条16S rDNA序列,平均长度273 bp,经Silval 132数据库比对,中温降解菌系包括18个门,172个属,302个OTU,其中优势菌属为弓形杆菌属（Arcobacter）、拟杆菌属（Bacteroides）、屠场杆菌属（Macellibacteroides）、假单胞菌属（Pseudomonas）和梭形杆菌属（Lysinibacillus）;低温降解菌系包括16个门,169个属,280个OTU,其中优势菌属为弓形杆菌属、屠场杆菌属、拟杆菌属、丛毛单胞属（Comamonas）和假单胞菌属。温度对降解菌系中优势菌门的相对丰度无显著影响,中、低温秸秆降解菌系主要菌属相对丰度差异显著。     

基于分级过滤的自然水体原核微生物群落分析

自然水体中微生物种类丰富,采集了上海周边的湖水、河水、海(岸)水、井水四类水体各两处样品,设计了含0.1μm终端截留孔径的半自动分级过滤装置分离富集不同粒径的水体微生物,使用原核微生物通用引物对16S rRNA基因V3+V4区扩增,高通量测序获得序列,对四类水体中的微生物群落进行比较分析,关注了能穿透0.22μm常规除菌过滤孔径的超微小微生物。结果显示水体环境主导了微生物的群落差异,河水与湖水中的群落总体接近,不同于海(岸)水和井水;海(岸)水和井水的微生物群落差异较大。0.1μm上截留的优势超微小微生物在河水与湖水样品中均为Proteobacteria门SAR11 clade目的Clade Ⅲ和Actinobacteria门Sporichthyaceae科HgcI clade,海(岸)水中为Proteobacteria门SAR11 clade目的Clade Ia和Nanoarchaeota门Woesearchaeia古菌,井水中为Nanoarchaeota门Woesearchaeia属古菌以及未定域或未分类的微生物。其中未定域的微生物16S rRNA基因在系统发育树上单独成簇,可能是古菌的一个新类型。本研究所使用的分级过滤装置显示了在发掘超微小微生物上的潜力。     

不同地理种群赤拟谷盗肠道细菌群落多样性分析

【目的】了解储粮害虫赤拟谷盗Tribolium castaneum (Herbst)成虫肠道细菌群落组成及多样性。【方法】利用Illumina MiSeq高通量测序技术对3个地理种群的赤拟谷盗雄虫肠道细菌16S rDNA的V3-V4变异区进行测序分析。【结果】从赤拟谷盗肠道样本中共测得465 293条reads,聚类为113个OTU,共注释到8门、15纲、33目、52科和79属的细菌。其中,优势菌门包括变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)等,优势菌属包括假单胞菌属(Pseudomonas)、肠杆菌科未鉴定属(Unclassified-f-Enterobacteriaceae)、不动杆菌属(Acinetobacter)、肠球菌属(Enterococcus)和根瘤菌属(Rhizobium)等。3个地理种群的赤拟谷盗肠道细菌的Shannon指数、Simpson指数、Ace指数和Chao指数分别为1.5-1.7、0.3、79.7-133.2和76.4-85.2。【结论】不同地理种群的赤拟谷盗成虫的肠道细菌群落组成存在显著差异。     

戊吡虫胍对棉铃虫中枢神经细胞电压门控钙通道和钾通道的影响

【目的】戊吡虫胍是将新烟碱类和缩氨脲类杀虫剂杀虫活性部分重新组合的新型杀虫剂。但对于该类杀虫剂究竟如何影响离子通道,通道门控特性和功能是如何变化目前尚未见报道。本实验旨在明确该杀虫剂是否影响电压门控钙通道和钾通道的门控过程,探究其是否为该杀虫剂的潜在作用靶标。【方法】应用全细胞膜片钳技术检测戊吡虫胍对棉铃虫Helicoverpa armigera Hübner中枢神经细胞电压门控Ca~(2+)通道和K~+通道的影响。【结果】戊吡虫胍作用后Ⅰ-Ⅴ曲线和激活曲线均向超极化方向移动10-15 mV,具有显著性统计学差异(P0.05)。稳态失活曲线向超极化方向移动约5 mV,不具有统计学差异(P0.05)。电压门控Ca~(2+)通道峰值电流(I_(peak))有不同程度的降低。随着浓度增大I_(peak)降低有减小的趋势。此外,1μmol·L~(-1)戊吡虫胍作用后钙离子的窗口电流(I_w)面积增加幅度较10μmol·L~(-1)和100μmol·L~(-1)大,为93.20%。提示在一定的测试电压下,该药物作用后处于激活状态的Ca~(2+)通道数目增多。另外,其作用后电压门控钾通道I_(peak)降低。随着浓度增大I_(peak)降低有减小的趋势。同时Ⅰ-Ⅴ曲线下移,激活曲线向去极化方向移动约8 mV,不具有统计学差异(P0.05)。这表明戊吡虫胍作用后K~+通道在较高电位下才能激活。【结论】戊吡虫胍能够有效抑制Ca~(2+)通道和K~+通道I_(peak),并使通道的激活曲线和失活曲线发生移动,影响Ca~(2+)通道和K~+通道的门控特性。表明棉铃虫中枢神经细胞上的电压门控Ca~(2+)通道和K~+通道是戊吡虫胍的潜在作用靶标之一。     

基于焦磷酸测序技术建立基因编辑水稻检测方法

基因编辑技术发展迅速,但对应的检测方法较少。为寻找创建基因编辑作物适用的检测方法,以 PL3 基因编辑水稻编辑位点为靶标,有效设计了焦磷酸测序的扩增引物及测序引物,并进行有效性检测,分别利用Sequence to Analyze等程序以及SNP和AQ两种模式完成了对PL3 基因的定性和定量检测试验,建立了 PL3 基因编辑水稻编辑位点焦磷酸测序检测方法。结果表明,基于焦磷酸测序技术可以通过检测编辑位点从而将基因编辑型水稻与野生型水稻进行区分。与常规的转基因检测方法相比,该检测方法具有较好的准确性、高效性及高灵敏度等优点,在基因编辑型水稻编辑位点定性和定量检测分析方面具有很好的应用前景。