气囊在细菌中的生理功能、生物合成及应用研究进展

气囊是在水生细菌中广泛存在的一种具有刚性中空蛋白结构的特殊细胞器,不仅为水生细菌提供浮力,还对其在不利环境或应激条件下的生存至关重要。近期研究发现在其他非水生细菌如沙雷氏菌和链霉菌中也存在气囊结构,而且表现出不同的生理功能。来源于不同种属细菌的气囊生物合成基因簇具有各自鲜明的特征,其生物合成和调控机制也有所不同。本综述将介绍和总结不同细菌中气囊的基本生理功能和生物合成及调控机制,以及气囊的生物技术应用,并对气囊在链霉菌中的生物合成研究以及人工重组气囊的潜在应用进行展望。     

细菌与噬菌体相互抵抗机制研究进展

噬菌体作为一种侵染细菌的病毒,能够特异性识别宿主细菌。近年来,抗生素的过度使用导致耐药细菌的出现,噬菌体有望成为对抗耐药细菌的新武器。在细菌与噬菌体长期共进化过程中,二者都演化出一系列抵御策略。本文从抑制噬菌体吸附、阻止噬菌体DNA进入、切割噬菌体基因组、流产感染以及群体感应对噬菌体的调控等方面,对细菌抵抗噬菌体的机制以及噬菌体应对细菌的策略进行了综述,同时还列举了细菌和噬菌体相互抵抗机制的检测方法,以期为噬菌体在细菌控制中的应用以及探究细菌抵抗噬菌体的机制提供理论依据。     

入侵种小管福寿螺对本土物种 梨形环棱螺的生态挤压作用

在世界范围内,物种入侵正成为一个影响经济发展、公众健康的重大生态事件。为了探究入侵物种小管福寿螺(Pomacea canaliculata)对本土近生态位物种的生态挤压作用,选择了梨形环棱螺(Bellamya purificata)作为受试动物,设置直接生态竞争实验和间接分泌物胁迫实验两类实验。直接生态竞争实验中两种螺直接竞争生存资源,而间接分泌物胁迫实验中则观测两种受试螺分泌物对彼此与自身种群的影响。为了模拟野外不同水体的竞争情况,设置了两种密度,即每组共计6只受试螺(低密度组)及每组共计12只受试螺(高密度组),在两种密度下设两种螺不同比例的个体组合。结果显示,两类实验中,小管福寿螺的体重相对变化与生存率都优于梨形环棱螺。直接竞争实验小管福寿螺体重相对变化率显著优于梨形环棱螺(P 0.05),但二者生存率无显著差异;低密度组中,福寿螺与梨形环棱螺的体重相对变化及生存率均无显著差异,而高密度组中,当梨形环棱螺个体数极多时(8只),其体重相对变化率会显著差于小管福寿螺(P0.05);当梨形环棱螺个体数少时(4只),其体重相对变化率与小管福寿螺无明显差异,但生存率会显著低于小管福寿螺(P 0.05)。间接分泌物干扰实验中,小管福寿螺的体重相对变化率极显著优于梨形环棱螺(P 0.01),且其生存率高于梨形环棱螺;在低密度组中,高比例(4只)的小管福寿螺生存率显著高于高比例(4只)的梨形环棱螺(P 0.05);而在高密度组中,高比例(8只)的梨形环棱螺在28d内全部死亡,由于对照组中即使是高密度的梨形环棱螺也拥有高生存率,说明这种效应不是梨形环棱螺本身所导致的,而是小管福寿螺的间接分泌物胁迫导致了梨形环棱螺的大量死亡。以上结果充分表明,小管福寿螺的间接分泌物干扰效应比直接生态挤压作用具有更严重的生态威胁性,且小管福寿螺的种内竞争调节能力优于梨形环棱螺,这可能是小管福寿螺作为入侵物种的一种有效生活史策略。     

V型羊毛硫肽雷可肽的抑菌机制

【背景】雷可肽(Lexapeptide)为首例V型羊毛硫肽家族化合物,具有较好的抗革兰氏阳性菌活性,对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus,MRSA)和表皮葡萄球菌(Methicillin-Resistant Staphylococcus epidermidis,MRSE)的抑制作用强于广泛应用的食品防腐剂乳酸链球菌素,其对pH和高温的稳定性也优于乳酸链球菌素,具有较好的应用前景。由于抑菌机制不明确,限制了雷可肽的开发应用。【目的】探究雷可肽抑菌作用特征以及作用机制,为雷可肽开发应用奠定基础。【方法】通过菌落计数法与Mg2+试验表征雷可肽抑菌动力学曲线;采用流式细胞仪和透射电子显微镜研究雷可肽在靶细胞表面的成孔性;利用高效液相色谱与基质辅助激光解吸电离的时间飞行质谱分析雷可肽处理对革兰氏阳性菌肽聚糖前体积累的影响。【结果】雷可肽在抑菌动力学上与乳酸链球菌素没有显著差别,但在更宽的Mg2+浓度范围内仍可保持抑菌活性。雷可肽处理后的细胞具有透过荧光染料的能力,生物型透射电镜观察到细胞发生破损。此外,在雷可肽作用后的细胞中检测到肽聚糖合成的前体尿嘧啶核苷二磷酸-N-乙酰胞壁酸五肽。【结论】雷可肽能够通过抑制细胞壁肽聚糖生物合成并造成细胞损伤进而获得通透性,以此来抑制革兰氏阳性菌生长。     

环境有机碳源抑制食弧菌嗜盐噬菌弧菌(Halobacteriovorax vibrionivorans)的捕食生长

【背景】蛭弧菌类群(Bdellovibrio-And-Like Organisms,BALOs)的生长所需碳源主要来源于宿主菌,而环境中各类碳源对其生长的影响还有待探究。【目的】探究不同环境有机碳源对食弧菌嗜盐噬菌弧菌(Halobacteriovorax vibrionivorans)捕食生长的影响,为其后续捕食机制和微生物菌剂的应用研究提供理论基础。【方法】以溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)为宿主,采用96孔板测定细胞吸光度法和双层平板法测定不同糖类化合物、酵母提取物和胰蛋白胨对食弧菌嗜盐噬菌弧菌Y22捕食生长的影响,设置热致死宿主和活宿主、人工海水和Tris-HCl (25 g/L NaCl)培养体系的对比试验,结合菌株基因组信息分析,探索其可能的生长影响机制。【结果】食弧菌嗜盐噬菌弧菌Y22不具备转运外界糖类的相关基因,不能利用环境中的糖类物质作为碳源;宿主溶藻弧菌可以利用蔗糖、麦芽糖、甘露醇生长且产酸,降低人工海水混合培养体系的pH值,从而抑制菌株Y22的捕食;葡萄糖不仅可以改变人工海水混合培养体系的pH值,而且可影响宿主的细胞特性,抑制菌株Y22的捕食识别过程;宿主无法利用淀粉、α-乳糖生长,该类碳源不影响菌株Y22捕食生长。菌株Y22具有蛋白和多肽膜转运蛋白基因,可以通过分解并摄取宿主细胞蛋白质类物质以获取碳源和氮源。外源添加质量浓度为1-5 g/L酵母提取物和胰蛋白胨都会抑制菌株Y22捕食生长,抑制效果随浓度增加而加强,酵母提取物浓度超过4g/L、胰蛋白胨浓度超过5g/L,菌株Y22捕食现象几乎不可见,抑制效果最强。【结论】环境中糖类可通过影响宿主菌代谢产酸或细胞特性,从而影响食弧菌嗜盐噬菌弧菌的捕食生长。食弧菌嗜盐噬菌弧菌可以吸收利用环境中的蛋白或多肽,并因此抑制其捕食生长。该研究结果将为嗜盐噬菌弧菌捕食机制的进一步探究和嗜盐噬菌弧菌微生物菌剂的开发应用提供重要的理论基础。     

基于转录组学分析的丙酸钙对酿酒酵母的抑菌机制

【背景】丙酸钙作为在面包等食品中添加的防腐剂,具有一定的抑菌作用,但目前对其的研究大多聚焦于生化、群体层次。【目的】在分子水平上探究丙酸钙对酵母起抑菌作用的机制。【方法】取实验组和对照组中对数生长期的耐高糖酵母BH1进行转录组测序及分析,并进行实时荧光定量PCR验证。【结果】与6 h对照组(无丙酸钙处理;Control Group,CG)相比,6 h实验组(丙酸钙处理2 h;Calcium Propionate 2 h Group,CP2G)中有1438个差异表达基因,其中643个基因上调,795个基因下调。然而与4 h实验组(丙酸钙处理0h;Calcium Propionate 0h Group,CP0G)相比,CP2G中共有1921个差异表达基因,其中1438个基因上调,483个基因下调。差异表达基因涉及MAPK(Mitogen-Activated Protein Kinase)信号途径、细胞周期途径及减数分裂途径等多条途径,细胞壁合成过程也受到影响。【结论】探究了丙酸钙对酵母产生抑菌作用的分子机制,为进一步揭示丙酸钙的抑菌作用机理提供了理论基础。     

高强度间歇训练改善认知功能及其机制研究进展

高强度间歇训练(high-intensity interval training,HIIT)已被证明是一种省时、高效的运动策略。与传统的中、低强度有氧运动相比,它可以提供类似甚至更好的健康效益。近年来一些研究表明,HIIT可作为一种有前途的运动康复疗法来改善肥胖、糖尿病、中风、痴呆等疾病引起的认知功能受损。因此,本文综述了HIIT通过促进脑源性神经营养因子分泌、改善氧化应激和增强线粒体适应能力、增加脑乳酸水平及利用率等机制改善认知功能的研究进展,为其预防和/或改善疾病引起的认知功能受损及推广应用提供参考和理论依据。     

氯毒素用于神经胶质瘤治疗的研究进展

氯毒素是一种从以色列沙漠蝎的毒液中分离出来的多肽,它具有稳定和紧凑的三级结构,可以抑制胶质瘤细胞的增殖、转移和侵袭,并且可作为靶向剂结合显影剂和药物等用于胶质瘤细胞的治疗。本文就对氯毒素在脑胶质瘤治疗中的研究和应用进展方面作一综述。     

基于外溢生态系统服务价值的区域生态补偿机制研究

由于不同的区域存在着资源分配、经济发展的不平等性,区域间的生态补偿日益受到关注。但区域生态补偿的依据一直存在争议,中国尚没有完善的区域综合生态补偿机制。提出了一种生态系统服务外溢理论,以扣除当地生态服务使用量后外溢的生态价值作为生态补偿依据,建立了区域综合生态补偿框架,同时考虑区域生态服务外溢占用情况和经济发展水平,有针对性地制定了9种补偿方案。由于生态系统服务具有流动性,生态补偿的受偿方和补偿方并非一一对应的关系,所以各行政区域之间进行补偿资金的。横向转移需要在全省或全国层面进行统筹和保障,最后统筹结果的少量盈缺再由中央财政或地方政府通过纵向转移支付辅助调平。构建了生态补偿模型和方案,针对现有生态系统服务价值评估结果,利用综合生态补偿机制分别分析了2015年长江流域上海、江西、四川等6个典型地区的生态补偿支付方案。结果表示需要接受生态补偿的地区有青海、四川、湖南和江西,应分别得到横向转移支付资金32.26亿元、153.3亿元、59.08亿元、67.1亿元;需要提供生态补偿的地区有浙江、上海,应该分别支付横向转移支付资金1.97亿元和47.31亿元。建立的补偿框架提高了各区域的参与度,对促进生态建设、统筹区域的协调发展、体现社会公平性有重要意义。     

高阶相互作用对宿主-寄生群落动态的影响

物种间相互作用是影响生物群落稳定性和多样性的重要因素。基于Lotka-Volterra竞争模型,通过构建多宿主种群的种内和种间高阶相互作用模型,研究宿主种群的间接竞争效应对寄生群落动态的影响机制。为有效地揭示高阶作用对种群动态的影响,通过对比宿主-寄生群落的现象模型以及机制模型,利用机制模型产生的合理数据集对现象模型中高阶项的参数进行拟合,进而探讨了高阶相互作用在群落动态中的作用。结果显示,完整的高阶相互作用模型在描述多宿主-寄生系统的群落动态中表现最优,而直接相互作用模型对群落动态的描述相对较差,即同时考虑种间和种内的高阶相互作用模型更加符合机制模型所描述的群落动态。此外,种内高阶作用和种间高阶作用产生不对称效应,宿主间的种间高阶作用对群落产生的影响较种内高阶作用更为显著。该研究结果在一定意义上丰富了宿主-寄生生物群落的稳定性研究,为理解物种间相互作用的多样性研究提供了依据。