细胞色素P450酶的结构、功能与应用研究进展

细胞色素P450 (cytochrome P450,CYP)酶是广泛存在于微生物、动植物及人体中与膜结合的血红蛋白类酶,具有氧化、环氧化、羟化、去甲基化等多种生物催化活性。CYP酶在药物、类固醇、脂溶性维生素和许多其他类型化学物质的代谢中具有重要作用,其在异源物质的解毒、药物相互作用和内分泌功能等领域的研究是热点问题。本综述对CYP的结构、功能、临床应用与开发前景进行了概述,并对其最新的研究现状和发展前景进行探讨。     

洋河酒窖泥细菌群落结构与菌株产酸能力分析

【背景】窖泥微生物的种类及其代谢产物类型是影响浓香型白酒发酵过程中丁酸和己酸等白酒中主要有机酸合成的影响因素之一。【目的】揭示浓香型白酒不同窖龄窖泥细菌群落结构,研究厌氧细菌产酸性能,阐明窖泥细菌与白酒中有机酸合成的相关性。【方法】通过Illumina HiSeq高通量测序,基于16S rRNA基因序列分析不同窖龄窖泥细菌的组成。分离获得厌氧细菌,通过比较菌株产丁酸和己酸能力来分析窖泥的微生物代谢特性。【结果】洋河酒窖泥细菌主要分布于梭菌纲(Clostridia)、拟杆菌纲(Bacteroidia)、互营养菌纲(Synergistia)和芽孢杆菌纲(Bacilli)。20年窖龄的窖泥中氢孢菌属(Hydrogenispora)和瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)丰度显著增加。窖泥细菌间相关性分析表明,瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)为窖泥中影响最大的核心微生物,很多微生物与梭菌属(Clostridium)菌株之间多为相互促进关系。通过传统可培养方法共分离得到梭菌目(Clostridiales)的20株厌氧菌。其中梭菌属(Clostridium)菌株产酸能力高于其他菌属,酪丁酸梭菌(Clostridium tyrobutyricum)和丁酸梭菌(Clostridium butyricum)产丁酸和己酸的能力最强。产丁酸能力最高的菌主要分离自5年和20年窖龄窖泥,产己酸能力最高的菌分离自20年窖龄窖泥。【结论】解析了浓香型白酒不同窖龄窖泥的细菌组成,并对菌株产丁酸和己酸的能力进行了比较,为揭示窖泥微生物功能及其对白酒风味物质合成的影响奠定了相关的研究基础。     

萘普生降解菌群的驯化及其降解效能

【背景】萘普生是一种被广泛使用的非甾体抗炎药,治疗人类疾病的同时对环境产生一定的消极影响,甚至危害到人类的生存环境。【目的】利用微生物降解萘普生类污染物是一种价格低廉且行之有效的方法。【方法】以萘普生为唯一碳源,培养驯化高效的萘普生降解菌群;利用高通量测序技术解析萘普生降解菌群的微生物群落变化,鉴定萘普生降解菌群种类;通过GC-MS分析萘普生降解菌群的降解途径。【结果】获得了以Rhodanobacter为主的萘普生高效降解菌群,确定了萘普生降解菌群的最佳降解条件为:30°C、pH7.0、摇床转速150r/min、接种量10%,萘普生降解率达60.58%,并预测出萘普生降解菌群的降解途径。【结论】获得了高效的萘普生降解菌群,明晰了降解机理和降解途径,不仅丰富了微生物资源种类,更为微生物的工程应用奠定了理论基础。     

甘肃盐池湾斑头雁巢址选择

2019年4至6月,采用定点观察法和样方法研究甘肃盐池湾国家级自然保护区斑头雁(Anser indicus)巢址选择。研究期间共发现斑头雁巢332个,斑头雁在繁殖期有3种营巢生境,即浅水沼泽、湖心小岛以及山崖,其巢址类型有草垛巢、地面巢和山崖裸岩巢3种。浅水沼泽、湖心小岛以及山崖3种营巢生境中窝卵数分别为(4.7±2.7)枚(n=204)、(4.2±1.9)枚(n=108)及(3.1±0.6)枚(n=20),孵化成功率分别为48.65%(n=199)、45.27%(n=148)及24.00%(n=25),繁殖成功率分别为66.67%(n=42)、74.28%(n=35)及36.36%(n=11)。主成分分析显示,影响浅水沼泽生境中斑头雁巢址选择的主要环境因素依次为水源因素、隐蔽因素、干扰因素和食物因素;影响湖心小岛生境中斑头雁巢址选择的主要环境因素依次为隐蔽因素、食物因素、干扰因素;影响山崖生境中斑头雁巢址选择的主要环境因素依次为地形因素、食物及水源因素、干扰因素。本研究表明,斑头雁在不同营巢生境中,巢址选择的最主要环境因素并不相同,主要依赖生境特征及周围环境因素特征。     

典型高原湖滨带底泥细菌群落结构及多样性特征

【背景】高原湖泊的富营养化日趋严重,而湖滨带作为湖泊的保护屏障对外源污染物具有拦截净化等作用,水环境变化则会对底泥细菌产生深刻影响。【目的】探究高原湖滨带底泥细菌群落结构特征及与水体富营养化之间的联系。【方法】基于16S rRNA基因高通量测序技术分析了阳宗海南岸湖滨带8个不同样点的底泥细菌群落结构及多样性,并结合样品水体环境因子,采用主成分分析(PCA)和冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨了水体富营养化对底泥细菌群落结构及丰富度的影响。【结果】湖滨带底泥细菌与水体富营养化程度存在响应关系,在水体富营养化程度高的区域(S3)细菌丰富度较高,操作分类单元(operationaltaxonomicunits,OTU)高达1473。反之,在富营养化程度低的区域(S1)细菌丰富度较低,OTU为730。阳宗海南岸湖滨带底泥中主要优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),含有少量的放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes);绿弯菌门(Chloroflexi)与水体富营养化程度具有相关性,在中度富营养化区域,绿弯菌门(Chloroflexi)的比重高达44.1%,而在轻度富营养化区域绿弯菌门(Chloroflexi)的比重仅为15.6%。通过环境因子分析发现,阳宗海湖滨底泥细菌受总磷(TP)、叶绿素a (Chla)和总氮(TN)影响较强。【结论】研究结果明确了高原湖泊湖滨带底泥细菌种群的结构、变化特征及其对于水体富营养化的响应,加深了高原湖泊底泥细菌的了解,为高原湖泊水体富营养化的防治提供理论基础。     

紫金山铜矿酸性矿山废水微生物群落多样性

【背景】为避免环境污染,酸性矿山废水需经处理后才能排放,处理后的废水理化性质会发生显著变化,将影响整个微生物群落的结构。【目的】分析处理前后的细菌和真菌群落变化及其与理化参数的关系,为矿山废水的处理提供参考指标,并为矿山污染场地的修复提供理论基础。【方法】采集福建紫金山铜矿的酸性矿山废水并测定其理化性质。采用基于原核微生物16S rRNA基因V4区和真菌18S rRNA基因ITS的高通量测序技术分析水样的微生物群落结构。【结果】经中和处理后的回水与矿坑水和生物浸出液相比,pH升高,重金属离子含量显著降低。原核微生物的多样性高于真菌,回水的物种多样性高于矿坑水和浸出液。回水中变形菌门的丰度最高,矿坑水和浸出液中分别以广古菌门和硝化螺菌门的丰度最高。回水中噬氢菌属为优势类群,矿坑水和浸出液中的优势菌是钩端螺旋菌属,铁质菌属等古菌也有一定的比例。pH、Al、Mn、Zn与回水中相对丰度较高的菌属显著相关,而矿坑水和浸出液中的高丰度类群与环境因子没有显著的相关性。【结论】研究表明酸性废水的中和沉淀处理对微生物群落产生了较大的影响,微生物群落变化可以作为矿山酸性废水污染处理效果的一个参考指标。     

外来西方蜜蜂放蜂密度对云南罗平本地传粉蜂群落结构及物种多样性的影响

【目的】近年来随着交通条件的改善,每年有大量西方蜜蜂Apis mellifera蜂场从全国各地赶到云南放蜂。本研究旨在揭示西方蜜蜂这一外来蜂种对云南本地传粉蜂种类、数量及其物种多样性的影响。【方法】采用马来氏网收集、调查了云南省罗平县西方蜜蜂高放蜂密度试验点(鲁特和走马田)、中放蜂密度试验点(外纳和下阿列)和低放蜂密度试验点(马把和下庄科)共6个试验点包括山林生境和农田生境的本地传粉蜂群落结构;并对比分析了不同放蜂密度、不同生境下各试验点传粉蜂物种多样性指数(H′)、均匀度指数(J′)及丰富度指数(Dm)之间的差异。【结果】采集到的1 715头本地传粉蜂隶属于10科53种,其中蜜蜂科(Apidae)、隧蜂科(Halictidae)和胡蜂科(Vespidae)为优势类群,东方蜜蜂Apis cerana和切淡脉隧蜂Lasioglossum excisum为优势种。在放蜂密度(试验点周围3 km范围内西方蜜蜂蜂群数量)为723～2 750群这一变动范围内,各试验点本地传粉蜂物种数量、个体数量均随西方蜜蜂放蜂密度的增大而减少,物种多样性指数(H′)及丰富度指数(Dm)也相应降低,但西方蜜蜂放蜂密度对本地传粉蜂均匀度指数(J′)没有影响。此外,在相同放蜂密度下,山林生境的本地传粉蜂物种多样性均显著高于农田生境。【结论】云南罗平本地传粉蜂的群落结构及物种多样性受西方蜜蜂放蜂密度的影响,在放蜂密度从723～2 750群这一变动范围内,放蜂密度越大,本地传粉蜂的个体数、物种数、多样性指数和丰富度指数越小。本研究结果为进一步研究合理控制西方蜜蜂放蜂密度以保护云南本地传粉蜂种的多样性提供了思路。     

荧光银纳米团簇的生物合成及其在痕量六价铬检测中的应用

【目的】利用季也蒙毕赤酵母ZJC-1合成银纳米团簇并用于痕量Cr(Ⅵ)的检测。【方法】使用经耐银驯化的季也蒙毕赤酵母ZJC-1生物合成荧光银纳米团簇,并对其结构和荧光性能进行了表征,探究Cr(Ⅵ)对银纳米团簇荧光的选择性猝灭作用,建立了银纳米团簇荧光强度与Cr(Ⅵ)浓度的线性关系。同时还考察了体系p H和其他金属离子对Cr(Ⅵ)检测的影响。【结果】Cr(Ⅵ)浓度在一定的范围内(1–80μmol/L)与银纳米团簇荧光强度(F_0–F)/F_0有着良好的线性关系(R~2=0.9821),线性方程为(F_0–F)/F_0=0.0054×C_cr(Ⅵ)+0.1876,检测限为184 nmol/L(信噪比为3)。利用该方法检测实际水样(松花江、马家沟河)中的Cr(Ⅵ),回收率介于97.73%–102.88%之间。【结论】以季也蒙毕赤酵母ZJC-1为还原剂和稳定剂,制备了具有较好荧光性能的水溶性银纳米团簇,基于Cr(Ⅵ)对银纳米团簇荧光的选择性猝灭作用,建立了一种快速且灵敏检测痕量Cr(Ⅵ)的新方法,并成功地应用于松花江、马家沟河水样中Cr(Ⅵ)的测定,在分析检测领域中具有良好的应用前景。     

紫花针茅根际和体内真菌群落结构及与土壤环境因子的相关性研究

[目的] 探究青藏高原不同地区高寒草原紫花针茅根际和体内真菌群落的组成、多样性等特征,及与土壤环境因子（理化性质和酶活性）间的相互关系。[方法] 从青藏高原不同地区采集紫花针茅样品,应用土壤化学方法分析根际土壤理化性质和酶活性,并采用Illumina Miseq高通量测序技术,解析根际土壤和体内真菌群落组成和丰度、Alpha多样性和菌群结构,同时分析了紫花针茅根际真菌种群多样性与土壤环境因子的相关性,厘清了影响紫花针茅根际真菌区系的土壤环境因素。[结果] 三个采样地的根际土壤呈中性偏碱,土壤理化性质和酶活性变化各异。高通量测序共得到314801条有效序列和4491个OTUs;XZ样地的紫花针茅真菌多样性和丰富度相对偏低,GS样地最高。在门分类水平上,子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota是主要内生真菌类群,占总菌群的88.28%。不同采样地区紫花针茅体内真菌群落结构存在明显差异,而根际土壤真菌群落结构差异不大。相关性分析表明,紫花针茅真菌多样性与土壤pH、有效钾、铁、钙、镁、多酚氧化酶、过氧化物酶和脱氢酶呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关,而与海拔、土壤酸性磷酸酶呈极显著负相关。RDA分析发现,紫花针茅根际土壤真菌不同,影响的土壤环境因子也不同。[结论] 青藏高原高寒草地紫花针茅根际和体内栖息着丰富的真菌群落,其组成和多样性受多种土壤环境因子影响,且影响不同真菌群落的主要土壤环境因子也不同。本研究对于有益微生物资源的开发、利用及保护具有重要意义,并为紫花针茅草原保育和合理开发利用提供科学依据。     

尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)诱导矿化回收稀土离子La(Ⅲ)

[目的] 从罗源湾红树林浅滩土壤中筛选出产脲酶真菌,研究其对镧La（Ⅲ）的最大耐受浓度,利用其吸附和产脲酶作用诱导矿化回收稀土离子La（Ⅲ）,以期为稀土离子La（Ⅲ）的资源回收提供菌种资源和应用技术指导。[方法] 从罗源湾红树林浅滩土壤中分离、筛选、纯化出可产脲酶及耐La（Ⅲ）真菌,通过ITS rDNA基因序列分析对其进行鉴定;同时,利用XRD、SEM-Mapping及FT-IR分析探讨菌株回收La（Ⅲ）的机理。[结果] 经分离、纯化得到一株可产脲酶及耐受高浓度La（Ⅲ）的真菌FZU-07,鉴定为尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）,其具有较强诱导矿化回收La（Ⅲ）的能力,对La（Ⅲ）的最大耐受浓度为400 mg/L。菌株FZU-07单独对La（Ⅲ）吸附回收效率为46.19%;在诱导矿化条件下回收效率可提高到99.16%。FT-IR和SEM-Mapping分析表明,尖孢镰刀菌吸附La（Ⅲ）与菌丝体表面的氨基、羟基、羰基和磷酸基团相关;XRD和SEM-Mapping结果表明诱导矿化是通过该菌的产脲酶特性,使尿素分解产生碳酸,并与钙离子结合生成球霰石晶型的碳酸钙,La（Ⅲ）被捕获在球霰石晶格中,形成La（Ⅲ）和碳酸钙的混合固相,以共沉淀的形式被回收。[结论] 菌株FZU-07,是一株具有产脲酶特性的尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）,且具有较强的诱导矿化回收La（Ⅲ）能力。表明微生物诱导碳酸钙沉淀是一种可行且生态友好的回收稀土离子的方法。