细菌Na+/H+逆向转运蛋白的研究进展

Na+/H+逆向转运蛋白在维持细胞内pH稳态、Na+离子动态平衡和调控细胞体积方面发挥着重要作用。目前,细菌中许多参与高盐或高碱性环境压力应答的Na+/H+逆向转运蛋白得到了鉴定和功能阐释。继续挖掘高效的Na+/H+逆向转运蛋白,深入探究Na+/H+逆向转运蛋白的分子机理,将为工业菌株或农作物的改良提供新的研究思路。本文以4种模式菌株为例,简要概述细菌Na+/H+逆向转运蛋白的种类和特征,同时对其结构和功能等方面也进行探讨。     

伦敦白胶和茶：一种既快又安全的用于透射电子显微镜的细菌样品制备方法

【目的】检测乌龙茶提取物是否可作为电子染色剂取代醋酸双氧铀用于细菌细胞染色,使其能在透射电子显微镜下进行观察。【方法】利用伦敦白胶对细菌样品(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)进行胶块的制备,再在复染铅与不复染铅这两种情况下对超薄切片样品进行3种不同染色剂的电子染色,之后在透射电子显微镜下观察比较其不同之处。这3种不同的染色剂分别是醋酸双氧铀、0.05%乌龙茶提取物以及0.1%乌龙茶提取物。首先将带有超薄切片样品的铜网悬浮于不同的待比较染液中10?15 min,若需进一步用柠檬酸铅复染,则将经3次蒸馏水冲洗过后的铜网再次悬浮于柠檬酸铅染液中8?10 min。【结果】复染铅的情况下,在透射电子显微镜下无论是大肠杆菌还是金黄色葡萄球菌,利用3种电子染色剂进行染色的结果均非常相似。【结论】实验结果表明,在观察细菌结构中,乌龙茶提取物可以替代醋酸双氧铀进行透射电子显微镜样品的电子染色。     

吲哚作为细菌细胞间信号分子的研究进展

吲哚广泛存在于自然界,目前已知超过145种革兰氏阳性和阴性细菌能产生吲哚,其中包括许多病原菌。随着细菌密度感应系统及其信号分子作用机制研究的深入,吲哚已被证实是肠道病原菌如致病性大肠杆菌、迟缓爱德华氏菌、霍乱弧菌等一类细胞间重要的信号分子,并参与细菌的多种生理活动,如毒力、抗药性、生物膜形成、运动性、质粒稳定性、抗酸性、孢子产生等。更为重要的是,吲哚及其衍生物还参与协调菌群竞争,有益于人体肠道菌群平衡和免疫系统。本文在吲哚作为细胞间信号分子参与迟缓爱德华氏菌的毒力、抗药性、生物膜形成和运动性的研究基础上,对近年来吲哚作为细菌细胞间信号分子的研究进展进行了综述。随着吲哚作用机制的进一步揭示,将有助于新型抗病原菌感染策略的研发和生物工程方面的应用。     

印度块菌(Tuber indicum)菌根促生细菌的研究

【目的】筛选对印度块菌菌根量和菌根苗长势有促进作用的菌根促生细菌(Mycorrhization helper bacteria,MHB)。【方法】选择华山松为宿主植物,自块菌菌根根际土壤中分离得到的11种细菌为供试菌株,将印度块菌菌剂与不同浓度的细菌混合于特定基质中后接种于华山松上,并通过对印度块菌与华山松形成的菌根数、华山松的株高和地径三方面的统计与分析,确认MHB。【结果】Pseudomonas sp. JCM 5481 (P143)、Streptomyces sp. EN31 (S191)、Variovorax paradoxus (V633)在浓度为2.4×109 CFU/mL时对印度块菌菌根数、株高和地径均有极显著促进作用(P<0.01);Pseudomonas chlororaphis (P11)、Pseudomonas corrugate (P127)在浓度为0.8×109 CFU/mL时对印度块菌菌根数、株高和地径均有显著促进作用(P<0.05)。4种假单胞菌浓度梯度的设置显示了不同菌株适宜的浓度不同。【结论】实验获得5种MHB,并表明细菌浓度是获得MHB的一个重要影响因素。     

细菌萜类合成酶的生物信息学分析

【目的】目前对于萜类合成酶(Terpenoid synthase,TPS)的研究主要集中在植物和真菌中,而对细菌TPS的系统研究尚少。建立在大量已经被测序的细菌基因组基础上,利用生物信息学方法,对细菌TPS在全基因组范围内进行识别、分类和功能分析。【方法】利用TPS的隐马尔科夫模型(Pfam编号为PF03936)搜索自建的细菌蛋白质组数据库,预测出细菌TPS。对这些候选TPS的蛋白序列用MAFFT 7.130b进行多序列比对,并利用MEGA 6.0对多序列比对结果进行进化分析。利用MEME和PredictProtein分别进行细菌TPS的基序(Motifs)和点突变分析。【结果】建立在生物信息学分析的基础上,1 423条细菌TPS被识别,它们分布在8个门中,即放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)和衣原体门(Chlamydiae)。进化分析表明细菌TPS可分为4大类,Motifs分析表明除了各类之间保守的基序(Motifs)外,还有特异的Motifs,这暗示着细菌TPS在不同类别之间的功能分化。点突变分析表明,细菌TPS不同位点的氨基酸突变对TPS功能的影响不同。【结论】细菌TPS主要分布于8个门中,其中在2个门中细菌TPS尚未见报道,即厚壁菌门(Firmicutes)与酸杆菌门(Acidobacteria)。基于进化分析,可以把细菌TPS分为4类,各类之间的差异可能是由类特异的Motifs决定的,另外细菌TPS不同氨基酸位点的突变分析为今后验证TPS的功能提供了很好的理论基础。     

针茅内生细菌菌株265ZY4的鉴定及其生物学功能

【目的】为高寒草地针茅(Stipa capillata L.)内生细菌的开发和利用提供理论依据,为生物菌肥的研究提供有价值的菌种资源。【方法】利用常规分离方法从针茅中分离获得菌株265ZY4,采用平板对峙法、Salkowski比色法和钼锑抗比色法对该内生菌进行拮抗能力测定、产IAA以及溶磷、固氮能力测定。根据形态学和16S r RNA序列分析对菌株265ZY4进行鉴定,确定该菌株的分类学地位。【结果】菌株265ZY4对3种马铃薯真菌病害均有较好的抑制作用,且对马铃薯炭疽病(Colletotrichum coccodes)的拮抗作用最明显,抑菌率为83.03%;该菌株能分泌IAA,在不含色氨酸的培养基中的分泌量为9.30 mg/L,且有较好的溶解无机磷的能力,无固氮能力;通过培养性状和形态特征,结合16S r RNA序列分析,将菌株265ZY4鉴定为Bacillus subtilis。【结论】菌株265ZY4鉴定为枯草芽孢杆菌B.subtilis,具有溶磷、产IAA等生物学功能,具有开发潜力。     

宁夏枸杞内生细菌的多样性及其抑菌活性研究

【目的】对宁夏枸杞各药用部位内生细菌的分布特征、遗传多样性和抑菌活性进行分析。【方法】采用菌落计数和16S rRNA基因序列分析法研究枸杞内生细菌的分布特征、遗传多样性,采用琼脂扩散法测定其抑菌活性。【结果】从各药用组织器官中分离出内生细菌34株,隶属于7科11属,内生细菌的数量和群落组成存在明显的组织特异性,其数量表现为根皮>叶>花>果实,而多样性则表现为花>根皮>叶>果实。芽孢杆菌属为枸杞优势内生菌群,分布于所有组织中;抑菌实验结果表明有76.5%的内生菌对一种或多种病原菌的生长有抑制作用,芽孢杆菌属菌株R2、R7、L3和短波单胞菌属的R3拮抗番茄炭疽杆菌和玉米大斑病菌的能力较强,而多数菌株对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制能力较弱。【结论】枸杞可培养内生细菌遗传多样性丰富,对植物病原菌有较强的抑制活性。     

大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落结构的影响

【目的】了解大水面放养水葫芦对富营养化湖泊水体可培养细菌群落结构和多样性的影响。【方法】采用稀释平板法,分别对云南滇池紫根水葫芦放养区(ZW)、野生型普通水葫芦放养区(PW)、未放养水葫芦对照区(CK)水体中细菌进行分离,并对其16S r RNA序列进行分析。【结果】分别从ZW、PW、CK 3种水体分离得到54、49、40株菌落形态差异的细菌,Shannon-Wiener多样性指数分别为3.17、3.07、2.73,细菌数量分别为1.35×107、8.35×106、2.70×106 CFU/L。16S r RNA序列分析表明,ZW、PW、CK 3种水体可培养细菌主要包括变形菌门α亚群(Alphaproteobacteria,35.1%、32.4%和40%)、放线菌门(Actinobacteria,18.9%、32.4%和20%)、变形菌门β亚群(Betaproteobacteria,13.5%、5.9%和16.0%)、变形菌门γ亚群(Gammaproteobacteria,13.5%、14.6%和12.0%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,13.5%、8.8%和8.0%)和厚壁菌门(Firmicutes,2.7%、5.9%和4.0%)。在属的水平上,3种水体仅有鞘氨醇盒菌属(Sphingopyxis)、红细菌属(Rhodobacter)、黄色杆菌属(Xanthobacter)、新鞘脂菌属(Novosphingobium)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)、微杆菌属(Microbacterium)、链霉菌属(Steptomyces)、黄杆菌属(Flavobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)等10个属的细菌为共有菌属。【结论】大水面放养水葫芦提高了富营养化湖泊水体中可培养细菌的多样性,改变了细菌的群落结构。     

牡丹根部内生细菌的分离鉴定及脂肽类物质的拮抗活性研究

【目的】从牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)根部组织中分离鉴定内生细菌,测定拮抗菌株脂肽类活性物质的体外抑菌活性。【方法】采用平板对峙法筛选出对牡丹灰霉病菌(Botrytis paeoniae Oadem)、牡丹炭疽病菌(Gloeosporium sp.)、牡丹黑斑病菌(Altenaria sp.)、牡丹黄斑病菌(Phyllosticta commonsii)有拮抗作用的内生细菌。基于形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列同源性鉴定拮抗菌株。根据脂肽类抗菌物质合成相关基因序列对拮抗菌株进行基因扩增检测,采用酸沉淀法提取拮抗菌株的脂肽类物质,平板对峙法测定脂肽类物质的体外抑菌活性。【结果】从牡丹根部组织中共分离获得62株内生细菌,其中菌株Md31和Md33对4种病原菌均有较明显的抑制作用。Md31和Md33被鉴定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。通过对菌株Md31和Md33进行5个脂肽类合成功能基因bmyB、fenD、ituC、srfAA和srfAB的检测,序列同源性分析,表明两个菌株具有合成脂肽类物质的能力。菌株Md31和Md33的脂肽类粗提物对所测试的牡丹病原真菌均具有不同程度的抑制作用。【结论】获得了2株对牡丹病原菌有良好抑制效果的解淀粉芽孢杆菌Md31和Md33,两个菌株的脂肽类粗提物也具有较强的体外抑菌活性,该研究为牡丹内生细菌的进一步开发应用奠定了基础。     

多聚磷酸盐在细菌和哺乳动物细胞中的作用

多聚磷酸盐(Poly P)广泛分布于真核生物和原核生物中,是由几十个到几百个无机磷酸盐单体通过高能磷酸键聚合而成的线性多聚体。Poly P能影响细菌的毒力,有助于细菌抵抗环境中的压力刺激。在真核细胞中,Poly P与核仁的转录相关,可促进凝血和细胞分化、调节促炎反应,并和骨的重构、矿化及去矿化相关。同时,Poly P也是线粒体通透性转换孔的激活物。本文综合阐述Poly P在微生物及哺乳动物中的作用及相关机制,同时结合我们的研究工作,分析Poly P对大肠杆菌致病性的影响,以期引起研究者对Poly P的关注。