冰川细菌冷杆菌属的多样性研究进展

冰川作为地球主要的冰冻圈环境之一,蕴藏着丰富的低温微生物资源。1976年,Inoue Komagata从南极分离出一株嗜冷细菌,直到1997年,以这株嗜冷菌为模式物种,建立了冷杆菌属(Cryobacterium),同时该菌株被命名为嗜冷冷杆菌(Cryobacterium psychrophilum)。冷杆菌属物种主要分布于南北极、青藏高原冻土、冰川等低温环境,但与冰川等环境中其他常见类群相比丰度较低,属于稀有类群。目前,该属已有15个有效描述种,其中包含严格的嗜冷菌,但不同种对温度的耐受性有差异,因此是研究低温环境细菌进化和物种形成的良好材料。该属菌株可产生β-类胡萝卜素、低温酶等生物活性物质。本文综述了冷杆菌属的分布、生物学特征;通过对GenBank中冷杆菌属纯培养菌株的全基因组序列进行平均核酸序列一致性(average nucleotide identity,ANI)计算和聚类分析,明确其精确的分类地位,评估了该类群物种多样性;并讨论了冷杆菌在食品加工、医药卫生所需的生物活性物质的应用潜力。     

CRISPR-Cas9技术在细菌耐药性防控研究进展

近年来,多种新型耐药基因的出现和全球性流行,严重威胁了全球公众健康。CRISPR-Cas9系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR associated protein 9 system)是细菌的一种适应性免疫系统,可切割耐药基因、抵御外来核酸入侵,现已作为一种新型基因编辑工具应用于防控细菌耐药性研究。本团队已建立了一种单质粒介导靶向mcr-1基因的CRISPR-Cas9系统,能有效并特异性消除黏菌素耐药大肠杆菌中的mcr-1,恢复其对黏菌素的敏感性。同时也发现在临床中应用还需要优化其递送方式。本文对近几年该技术在细菌耐药性防控方面的研究进展进行了综述,包括CRISPR-Cas9系统的发现过程、作用机制、递送方式、在体外检测实验结果的进展以及当前存在的问题等方面,以期为防控细菌耐药性提供新思路。     

锡林河流域不同植被带土壤绿菌门微生物群落的空间分布特征

[目的] 为了探究锡林河流域中游不同植被带土壤绿菌门（Chlorobi）成员的空间分布特征及驱动因子。[方法] 本文选择典型河滨带环境为研究对象,沿河流中心至河流阶地（陆向）方向,在无植被带（BC）、水莎草沼泽（BS）、灯芯草沼泽化草甸（LF）、鹅绒委陵菜草甸（HF）、河流阶地羊草草原（LT）、丘陵坡地大针茅典型草原（HT）中分别采集0-10 cm土壤样品。基于16S rRNA基因高通量测序分析土壤绿菌门微生物群落的组成、丰度及空间分布特征;结合土壤理化因子分析绿菌门微生物群落空间异质性的驱动因子。[结果] 在属水平上共检测到来自绿菌目（Chlorobiales）和Ignavibacteriales目的9个类群。Chlorobiales1、2、6及Ignavibacteriales7、9类群的最高相对丰度低于0.40%;Ignavibacteriales3、4、5、8类群的最高相对丰度介于0.54%-1.06%。Chlorobiales1、2类群在HF、LT和HT的相对丰度显著高于BS（P<0.05）,Chlorobiales1类群的相对丰度与pH和总有机碳含量呈极显著正相关（P<0.01）;Chlorobiales2类群的相对丰度与粉黏粒含量呈极显著正相关（P<0.01）;Ignavibacteriales3、5、7、9和Ignavibacterium4类群在LF的相对丰度显著高于BC（P<0.05）,与含水量呈极显著正相关（P<0.01）;Chlorobiales6和Ignavibacteriales8类群在BS的相对丰度显著高于其他植被带（P<0.05）,与氨态氮含量呈极显著正相关（P<0.01）。变异权重分析表明,土壤含水量解释了绿菌门微生物群落空间变异的65.7%。[结论] 锡林河流域不同植被带土壤绿菌门微生物群落存在明显的空间异质性;土壤含水量是不同植被带绿菌门微生物群落空间异质性的主要驱动因子。     

CRISPR/Cas系统与结核病防控新措施相关性研究

结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB,以下简称结核杆菌)感染引起的结核病仍然是严重影响人类健康全球性重大传染病。全球约1/4人口是结核杆菌的潜伏感染者。2019年,世界卫生组织(Worldhealthorganization,WHO)报道全球约150万人死于结核病。深入研究结核杆菌生物学有望为结核病防控提供新工具。成簇规律性间隔短回文重复(Clusteredregularlyinterspacedshort palindromic repeats,CRISPR)/Cas是细菌免疫系统的重要成分,在结核杆菌等分枝杆菌中也广泛存在,同时,也是分枝杆菌基因编辑的重要工具。本文结合课题组研究工作,综述了结核杆菌III-A型CRISPR/Cas系统各组分的生物学功能以及与致病的相关性,CRISPR/Cas编辑工具在诊断治疗耐药结核杆菌和结核病防控新措施中的进展。     

圈养雄獐领域行为和粪便睾酮水平变化的关系

2011年8月到2012年4月间,在上海市浦东新区华夏公园獐重引入试点,采用目标取样、扫描取样和全事件记录法,对圈养条件下6只成体雄獐(Hydropotes inermis)的6种领域行为进行观察,并利用放射免疫分析法(RIA)测定雄獐粪便中的睾酮水平变化.结果表明,雄獐的许多领域行为发生频次表现出明显的月间变化,包括打斗、威胁、取代、追逐和粪尿标记;擦额标记行为频次虽月间差异不显著,但与其他领域行为一样在11月份出现频次峰值.发情期(2011年10月～2012年1月)和非发情期(2011年9月、2012年2～4月),打斗、威胁、粪尿标记和擦额标记行为发生频次差异显著;取代和追逐行为频次差异不显著.6种领域行为的发生频次均在发情期明显高于非发情期.粪便睾酮含量在发情期和非发情期差异显著,发情期明显高于非发情期,其含量在12月份达到峰值(51.16±9.85) ng/g.雄獐的威胁、擦额标记、粪尿标记和打斗行为发生频次与睾酮水平呈显著的正相关性,而取代和追逐行为与睾酮水平变化不具有显著相关性.     

对叶榕榕果内生细菌分离鉴定及抑菌活性的研究

【目的】为植物-内生细菌的生态关系研究, 以及植物内生细菌资源的利用提供一定的依据。【方法】采用微生物学传统分离培养的方法从对叶榕果实中分离到内生细菌54株, 通过限制性酶切分析(ARDRA)共有16个操作分类单元(Operational taxonomic units, OTUs), 对16株代表菌株16S rDNA序列系统发育分析。【结果】16个菌株都找到了与其相似性最高的菌株, 相似性达到95%?100%。其中6株为芽孢杆菌Bacillus属, 为对叶榕果实内生细菌优势菌属; 3株为Staphylococcus属, 2株为Pseudomonas属, 1株为Serrata属, 1株为非培养细菌的同源菌, 1株为Kocuria属, 1株为Delftia属, 还有1株为Acinetobacter属。【结论】这16株内生菌在系统发育树中明显聚为两大支; 在参与抑菌试验的14株内生菌中, 有13株对受试菌有不同程度的拮抗作用。尤其是其中的芽孢菌属的Swx15和不动杆菌属的Swx25菌株, 抑菌作用较强, 且有较广的抑菌谱性。     

环境因素对PlnA诱导类植物乳杆菌产生细菌素效果的影响

【目的】研究人工合成的PlnA (Plantaricin A)诱导类植物乳杆菌L-XM1细菌素合成的功能及环境条件对其诱导效果的影响。【方法】制备类植物乳杆菌L-XM1 Bac?培养物, 用人工合成的PlnA对其进行诱导, 确定PlnA在类植物乳杆菌L-XM1细菌素合成中的作用, 并通过比较不同温度、pH以及NaCl浓度、乙醇浓度条件下PlnA的诱导活性, 研究环境条件对PlnA诱导效果的影响。【结果】在不同温度及pH条件下, 自诱导肽PlnA的诱导活性有很大的差异, 较高的培养温度及pH有利于其诱导活性的发挥。不同浓度的NaCl对PlnA的诱导活性影响不大。乙醇可以减弱PlnA的诱导活性, 高浓度的乙醇完全抑制PlnA的诱导活性。6%乙醇对细菌素合成的抑制可以被700 μg/L的PlnA消除, 含有8%乙醇的培养基中, 恢复细菌素的合成需要浓度高达1 000 μg/L的PlnA。【结论】环境条件可以影响诱导肽PlnA的诱导活性, 乙醇对细菌素合成的抑制可以通过增大PlnA的浓度消除。     

水稻种子内生细菌多样性及其分泌植物生长素能力的测定

[目的]探讨水稻种子内生细菌的多样性并测定其分泌IAA能力.[方法]采用传统的可培养方法分离水稻种子内生细菌,并通过16S Rrna基因序列分析初步确定分离菌株的系统发育地位,利用比色法进一步对不同种类菌株产植物生长素(IAA)能力进行定性、定量检测.[结果]共分离纯化获得66株内生细菌菌株,分属于5个类群的15个属26个种.以26株细菌为代表对其进行分泌生长素(IAA)能力的定性及定量测定,共发现19株细菌可分泌生长素或其类似物,其中Z10、Z17、Z14和Z20 4株内生细菌具较强的分泌植物生长素能力.[讨论]分离得到的内生细菌表现了水稻种子内生细菌的多样性,其中某些细菌对植物有一定的促生功能.     

象山港网箱养殖对近海沉积物细菌群落的影响

微生物在有机物质分解、能量转移等生物地化循环中起着重要作用,研究养殖活动对沉积物中微生物多样性的影响对正确评价近海生态系统结构和功能具有重要意义.结合沉积物的理化分析(T、pH、Eh和SO2-),通过T-RFLP(末端限制性片段长度多态性)分析了象山港网箱养殖对近海不同深度沉积物中细菌群落结构和多样性的影响,构建了对照区0-5 cm沉积物样品的细菌16S rRNA基因克隆文库,并进行了系统发育分析.结果表明,近海网箱养殖活动不但使象山港沉积物Eh、pH值等理化性质有所改变,而且使细菌的群落结构也发生了变化,变形细菌纲细菌的相对丰度降低,细菌群落的多样性和均匀度也显著降低,致使近海沉积物细菌群落由多样性高的稳定结构向多样性降低的不稳定结构转变.     

黄土丘陵区不同植被土壤氮素转化微生物生理群特征及差异

采用最大或然计数法(most probable number, MPN)对黄土高原洞子沟流域不同植被恢复阶段土壤氮素微生物生理群(氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌)数量分布特征进行了测定,结果表明:1)土壤氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌数量随植被恢复而增加,三者最大值分别为最小值的74、4和31倍,其中氨化细菌和反硝化细菌的数量在铁杆蒿群落最低,辽东栎群落最高,亚硝化细菌数量在丁香群落最低,辽东栎群落最高;2)植被恢复对各氮素生理群影响不同,对氨化细菌影响最大,其次分别为反硝化细菌和亚硝化细菌;3)各氮素生理群数量差异较大,氨化细菌>反硝化细菌>亚硝化细菌。研究区氨化细菌占总数的75%-80%,反硝化细菌占20%-25%时,生态系统最为稳定;4)土壤理化性质与各功能菌关系紧密,其中,土壤容重和硝态氮含量与微生物数量相关性最大,全钾、矿化氮和微生物量氮也表现出很大的相关性。