细菌中2-甲基柠檬酸循环研究进展

2-甲基柠檬酸循环广泛分布于细菌中,参与丙酸或丙酰-CoA的分解代谢。我们一直致力于微生物代谢调控方面的研究,并以苏云金芽胞杆菌为研究对象在2-甲基柠檬酸循环的代谢调控及生理功能方面取得了新的进展。本文将从2-甲基柠檬酸循环关键酶基因的组成、关键酶基因的转录调控和该循环参与的生理功能3个方面介绍细菌中2-甲基柠檬酸循环的研究进展。同时,对该循环研究中存在的相关科学问题和未来的研究重点作简要评述,并对该循环关键酶作为药物靶标在病原菌感染防治方面的应用进行展望。     

检测牛冠状病毒抗体间接ELISA方法的建立与应用

[背景]牛冠状病毒(Bovine coronavirus,BCoV)是引起新生犊牛死亡的主要病原之一,有效的检测手段是防治该病的前提。目前BCoV ELISA检测方法存在敏感性低、不稳定等缺陷。[目的]对原有BCoV ELISA方法进行改进,建立间接ELISA检测方法。[方法]应用我国BCoV流行毒株CD株n基因为模板,预测N蛋白抗原表位,通过原核表达制备可溶性的重组N蛋白作为抗原,建立间接ELISA方法,应用该方法对黑龙江省2010-2017年的BCoV感染进行血清流行病学调查。[结果]该ELISA方法最佳工作条件为:用50 mmol/LpH 9.6碳酸盐作为包被液,抗原包被浓度2.5μg/mL;用PBST作为样本稀释液,稀释浓度1:50,37℃孵育1.5 h;HRP-羊抗牛IgG稀释浓度1:7 500,37℃孵育1.0 h;用1%明胶37℃封闭30 min。阴阳性临界值为0.225。该方法与BRV、BRSV、BVDV、IBRV、BPIV3和E.coli阳性血清均无交叉反应。批内和批间变异系数均小于10%,与病毒中和试验的符合率高达93.5%。对黑龙江省部分地区共603份奶牛血清样品检测结果显示,BCoV抗体阳性率为98.84%。[结论]建立的ELISA方法特异性强、敏感性高、稳定性好,为进一步研发ELISA试剂盒提供了技术基础。     

猪源肠外致病性大肠埃希氏菌的生物膜形成能力及耐药性

[背景]猪源肠外致病性大肠埃希氏菌(extraintestinal pathogenic Escherichia coli,ExPEc)是一种严重危害养猪业的病原菌,有关其生物膜形成能力与耐药性的研究报道很少。[目的]探讨从病猪肺脏中分离鉴定的3株ExPEc的生物膜形成能力及耐药性,为从抗生物膜形成角度防治猪肠外大肠埃希氏菌病提供参考。[方法]采用96孔板结晶紫染色法结合正交实验优化猪源ExPEc分离株的生物膜形成最佳条件与成膜能力;通过扫描电镜观察各菌株生物膜的形态结构;利用PCR方法检测其携带的生物膜形成相关基因;采用微量肉汤稀释法测定抗生素对生物膜态与浮游态下猪源ExPEc分离株的最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)。[结果]3株猪源ExPEc的最佳成膜条件并不一致,但在各自最佳条件下均能形成很强的生物被膜且同时携带10个生物膜形成相关基因(pgaA,pgaB,pgaC,pgaD,luxS,fimA,hipA,iha,flhC,flhD)。扫描电镜观察显示,菌株SE-1聚集后可形成片状生物膜,菌株SE-2和SE-3聚集后可形成多层结构的生物膜,且聚集体间有明显空隙。部分受试抗菌药物对生物膜态SE-1、SE-2和SE-3菌株的MIC值较对应浮游菌提高了2-32倍,药物敏感性由原来的敏感转为中敏或耐药。[结论]实验结果为从抗生物膜形成角度防治猪肠外大肠埃希氏菌病奠定了基础。     

甘南高寒草甸土壤线虫营养功能群 的地统计学分析

土壤线虫是土壤生态系统的重要指示生物。研究高寒草甸土壤线虫营养功能群空间分布格局特征,有助于揭示土壤线虫分布对高寒草甸生态因子变化的响应。2019年7月中旬,采用网格法（1.0 m × 0.5 m）研究5.0 m × 4.0 m尺度土壤层（0 ~ 20 cm）土壤线虫营养功能群空间特征。采用改良湿漏斗法,共获得土壤线虫1 830条,隶属于49属,土壤线虫个体平均密度以50 g干土计量为63.2条,其中,绕线属（Plectus）和拟丽突属（Acrobeloides）为优势类群。土壤线虫以食细菌线虫、植物寄生线虫为主。土壤线虫营养功能群变异系数介于64.26% ~ 107.69%（n = 38）之间,存在较强的变异性。食真菌线虫与食细菌线虫（P < 0.001）、食真菌线虫与植物寄生线虫（P < 0.001）间空间分布均存在显著相关性。地统计分析显示,土壤线虫营养功能群的空间相关范围存在明显差异,有效变程介于0.50 ~ 27.07 m之间,其67.26% ~ 99.79%的变异与空间自相关过程有关。食细菌土壤线虫分布格局呈较均匀的斑块镶嵌结构,斑块较小;非食细菌土壤线虫呈斑块连接或斑块镶嵌结构,斑块较大且斑块间过渡明显,表明土壤线虫小尺度明显的斑块结构可能是高寒草甸受干扰后的一种常见分布模式,并受多种因素影响。     

好氧反硝化生物脱氮技术的研究进展

好氧反硝化生物脱氮技术自提出以来,凭借能实现同步硝化反硝化、节省基建投资及运行费用等诸多优点,受到国内外环境领域学者的广泛关注。本文首先总结了近年来好氧反硝化菌种的筛选分离情况,以及环境因子对好氧反硝化菌脱氮效能的影响,包括溶解氧(dissolved oxygen,DO)、碳氮比(C/N)、温度等。然后深入探讨了好氧反硝化生物脱氮技术的原理,好氧反硝化过程中的关键功能基因及酶,同时介绍了分子生物技术在好氧反硝化研究过程中的应用,以及好氧反硝化生物脱氮技术在实际应用方面的研究现状。最后,基于目前的研究瓶颈问题,对未来好氧反硝化生物脱氮技术的研究方向提出了科学展望。     

七鳃鳗Lja-SHP2分子鉴定、重组表达及免疫学研究

高等脊椎动物的蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2(SH2 domain-containing protein-tyrosine phosphatase-2)由ptpn11基因编码,催化酪氨酸残基去磷酸化,与其他能催化酪氨酸磷酸化的蛋白酪氨酸激酶共同调节机体内多种信号通路的信号传导。以往研究表明,SHP2在高等脊椎动物T细胞和B细胞的激活与信号转导过程中起着重要作用。为了研究无颌类脊椎动物日本七鳃鳗(Lampetra japonica)中与SHP2同源的分子——Lja-SHP2在免疫应答反应中的作用,本研究通过PCR扩增获取其Lja-SHP2开放阅读框序列,并构建到原核表达载体pET-32a中,成功在大肠杆菌中实现重组蛋白表达并制备了其兔源多克隆抗体。用混合菌免疫刺激日本七鳃鳗后,通过实时荧光定量PCR和免疫印迹方法检测了Lja-SHP2在日本七鳃鳗免疫相关组织中mRNA和蛋白水平表达谱。结果显示,混合菌免疫刺激后,Lja-SHP2 mRNA和蛋白表达在外周血白细胞和髓样小体中无显著变化,而在鳃组织中显著性上调(P<0.05),说明Lja-SHP2在混合菌刺激后主要参与了鳃组织的免疫应答反应。为了进一步探究Lja-SHP2与淋巴细胞亚群免疫应答反应的相关性,本研究分别使用B细胞有丝分裂原脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)和T细胞的有丝分裂原植物凝集素(phytohemagglutinin,PHA)免疫刺激日本七鳃鳗。经LPS免疫刺激后,与对照组相比,白细胞中Lja-SHP2蛋白表达显著上调,鳃组织和髓样小体没有显著性差异表达;但经PHA免疫刺激后,与对照组相比,白细胞、鳃组织和髓样小体3种组织中Lja-SHP2均有上调,尤其在白细胞中上调最为显著,大约是对照组的2.5倍,说明Lja-SHP2参与了日本七鳃鳗由PHA介导的免疫应答反应。由于PHA能刺激日本七鳃鳗鳃组织中VLRA+淋巴细胞的活化,这表明Lja-SHP2可能参与了PHA介导的VLRA+淋巴细胞亚群的免疫应答反应。上述研究结果为进一步探索Lja-SHP2在七鳃鳗免疫应答过程中的功能奠定了基础,也为揭示SHP2分子家族的系统发生及探索高等脊椎动物适应性免疫系统的早期发生及其进化历程提供一定的线索。     

污水处理过程中微生物群落多样性及其对环境因子响应的研究进展

污水生物处理系统的性能和稳定性与微生物群落结构和动态密切相关。通过深入了解活性污泥中微生物群落结构及其影响因素,有助于提高污水厂污染物的去除效果。在不同污水活性污泥处理系统中细菌群落主要以变形菌、绿弯菌、放线菌、厚壁菌和拟杆菌为功能菌群;活性污泥中寄居的大多数真菌来自于子囊菌门,还有少量担子菌门;古菌以产甲烷菌为主;而病毒中分布最广的噬菌体和致病性病毒是最主要的关注点。本文通过对相关文献分析及总结,综述了进水组成、不同处理工艺、参数(理化参数和运行参数)、地理位置和气候条件等环境因子对活性污泥中细菌、真菌、古菌以及病毒群落组成的影响,尽可能全面地介绍污水厂微生物群落多样性及其对环境因子的响应。同时,对未来研究方向进行探讨,以期能够为活性污泥中功能微生物的应用及调控提供理论和应用基础。     

肠道菌与氯离子通道介导的肠道液体分泌关系

肠道具有人体最庞大、最复杂的微生物群体,在人体健康中扮演着重要的角色。肠道液体的分泌主要通过肠上皮氯离子通道介导,其过度激活或缺陷均能够引起肠道疾病,进而影响肠道微生物;相反,一些肠道菌也会直接或间接影响氯离子通道的表达与功能,危害机体健康。本文将对肠道菌、氯离子通道以及二者关系研究进展进行概述。     

二点委夜蛾非典型嗅觉受体AlepOrco的基因克隆、原核表达及多克隆抗体制备

【目的】非典型嗅觉受体(olfactory receptor co-receptor, Orco)与典型嗅觉受体共同形成离子通道,在昆虫嗅觉识别中具有至关重要的作用。本研究旨在克隆和表达二点委夜蛾Athetis lepigone Orco基因,明确其分子特性,为进一步研究该基因在二点委夜蛾中的功能奠定基础。【方法】将二点委夜蛾雌雄成虫触角转录组数据建立本地数据库,通过生物信息学分析获得二点委夜蛾Orco同源基因AlepOrco;利用RT-PCR方法克隆二点委夜蛾AlepOrco基因全长,并在pGEX-6P-1/BL21(DE3)系统中进行了该基因开放阅读框(ORF)的原核表达,制备多克隆抗体,用Western blot检测抗体特异性;利用qPCR技术检测该基因在二点委夜蛾雌雄成虫不同组织(喙、触角、去除触角和喙的头、胸、腹、足和翅)中的表达谱。【结果】获得了二点委夜蛾AlepOrco的cDNA(GenBank登录号:MN583125)全长序列,开放阅读框长1 422 bp,编码473个氨基酸,序列中有7个跨膜结构区,预测等电点为8.59,分子量为53.40 kD。SDS-PAGE和Western blot分析结果表明AlepOrco能够在大肠杆菌Escherichia coli中高效表达。利用制备的多克隆抗体对二点委夜蛾AlepOrco进行Western blot检测,其能够特异识别成虫触角中AlepOrco蛋白。qPCR结果表明,AlepOrco在二点委夜蛾雌雄成虫不同组织间具有相似的表达模式,都是在触角中的相对表达量最大,在翅中的表达量最小。【结论】克隆并原核表达了二点委夜蛾非典型嗅觉受体基因AlepOrco,制备的多克隆抗体能够特异识别二点委夜蛾成虫触角中的AlepOrco。结果为深入了解二点委夜蛾AlepOrco基因的结构和功能奠定了基础。     

嘌呤能神经-平滑肌传递过程中血小板衍生生长因子受体α阳性细胞的作用

在生理条件下,消化道的运动主要受肠神经系统(enteric nervous system, ENS)的调节。长期以来,神经系统如何将信息传递给平滑肌的机制尚不完全清楚,研究者们认为自主神经末梢在平滑肌层形成许多曲张体(varicosity),其中含有神经递质,当神经兴奋到达曲张体时,可以触发递质释放并直接扩散到平滑肌膜上,与相应受体结合引起平滑肌反应。近10年来,随着对消化道间质细胞的形态、分布特征及功能的研究进展,人们对神经信息向平滑肌传递的机制有了新的认识。目前认为,Cajal间质细胞(interstitial cell of Cajal, ICC)和血小板衍生生长因子受体α阳性(platelet-derived growth factor receptorαpositive, PDGFRα+)细胞可通过缝隙连接与平滑肌细胞形成合胞体,介导神经与平滑肌之间的信息传递。其中,嘌呤能神经递质可与PDGFRα~+细胞上的P2Y1受体结合,激活小电导钙激活钾通道(small-conductance calcium-activated potassium channel,SK3),使PDGFRα~+细胞超极化,继而这种电活动通过PDGFRα~+细胞与平滑肌之间的电耦联传递给平滑肌,引起平滑肌的超极化和舒张。本文重点综述了近10年关于嘌呤能抑制性神经如何将信息传递给消化道平滑肌的理论演变过程。