一株具有防病促生功能的贝莱斯芽孢杆菌SF327

【目的】筛选植物根际促生贝莱斯芽孢杆菌,分析菌株的生防潜力和全基因组特征。【方法】通过温室小青菜促生试验以及植物益生表型的分析,明确具有促生功能的菌株SF327。用滤纸片法测定菌株SF327对5种植物病原真菌以及4种植物病原细菌的拮抗活性。通过大田喷雾接种的方式评价菌株SF327对水稻白叶枯病的防治潜力。利用antiSMASH分析预测菌株SF327产生的二次代谢产物。通过比较基因组分析SF327与2株植物根际益生贝莱斯芽孢杆菌的代表性菌株FZB42和SQR9的亲缘关系、核心基因以及二次代谢产物合成基因簇。【结果】菌株SF327能够产生生长素吲哚-3-乙酸,是一株有益的根围促生菌;对稻瘟病菌、黄瓜枯萎病菌、辣椒疫霉菌、橡胶树胶孢炭疽菌、尖孢炭疽病菌都具有明显的拮抗作用;也具有防治水稻白叶枯病的生防潜力。菌株SF327基因组全长4.08 Mb,GC含量为46.49%,共编码4 033个基因,含有13个潜在的次生代谢产物编码基因簇,不含有质粒。SF327与FZB42和SQR9具有较近的亲缘关系,有87%以上的核心基因相同,但与SQR9的亲缘关系较近。【结论】B. velezensis SF327是一株具有宽广拮抗谱的多功能菌株,具有较好的生防应用潜力。     

松萝内生酿酒酵母菌株耐酸生理特性与分子机制探究

【目的】对我国西藏地区来源的不同酵母菌株进行有机酸发酵性能测试,此外,对具有良好产酸性能的分离自松萝内部的酿酒酵母菌株Saccharomyces cerevisiae 2-2进行耐酸性能分析,并探究其耐酸较强的分子机制。【方法】比较不同糖浓度培养基液体发酵培养过程中pH的变化,并比较低pH胁迫条件下菌株的生长,检测酿酒酵母菌株的产酸潜力和耐酸特性;对菌株2-2和模式酵母菌株S288C进行比较基因组分析,并利用实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)分析关键基因的转录,探究菌株2-2耐酸分子机制。【结果】松萝内生酿酒酵母2-2在所有检测的菌株中产酸潜力较大,耐酸性能较好。在菌株2-2中与胁迫耐受性相关的基因PDR15、PDR12和SUR1在低pH胁迫条件下存在显著的上调或下调,但这些基因转录变化趋势与菌株S288C相反。【结论】松萝内生酿酒酵母2-2是一株产酸耐酸性能较好的菌株,对其独特的调节机制进行深入分析,有希望选育性能更好的产酸酵母菌株。     

深渊沉积物中盐单胞菌(Halomonas sp.)NyZ771菌株的分离培养及其降解芳香酸的研究

【背景】海洋是地球上最大的碳库,也是地球生物最大的栖息地。在这个庞大的生态系统中拥有多种多样的微生物,它们在全球碳循环中扮演了重要的角色。海斗深渊(海平面6 000 m以下的海域)由于高静水压和表层沉积汇集了大量有机质,形成了包含丰富生物资源的特殊生境。【目的】从马里亚纳海沟海斗深渊沉积物样品中分离培养能够以芳香酸为唯一碳源和能源生长的微生物,并研究其降解特性。【方法】通过模拟原位高压环境富集培养和常压条件下芳香酸选择性分离培养获得深渊来源的纯培养细菌,并根据形态学观察和16S rRNA基因序列系统发育分析进行种属鉴定,利用不同芳香酸进行培养和生物转化,通过HPLC和LC/MS鉴定芳香酸代谢中间产物。【结果】从马里亚纳海沟6 300 m沉积物样本中分离获得了一株盐单胞菌(Halomonas sp.)NyZ771。该菌株能够利用苯甲酸和4-羟基苯甲酸作为唯一碳源生长。其代谢4-羟基苯甲酸的中间产物鉴定为原儿茶酸。【结论】从深渊沉积物样本分离得到一株能降解苯甲酸和4-羟基苯甲酸的盐单胞菌NyZ771,丰富了深渊来源的微生物资源,为今后研究深渊中微生物的芳香酸降解及海洋微生物驱动的碳循环提供了一定的理论基础。     

抗性基因报告系统辅助选育厦门霉素A高产菌株

【背景】厦门霉素A是厦门链霉菌(Streptomyces xiamenensis) 318菌株的主要次级代谢产物,具有显著的抗纤维化活性及药用潜力。但野生型菌株中厦门霉素A的产量仅有14 mg/L,其生产水平亟待提升。【目的】通过随机诱变-抗性标记筛选获得高产菌株并进行培养基优化,以提高厦门霉素A的产量。【方法】在厦门霉素A的生物合成基因簇后融合一个抗性基因,用于报告整个基因簇的表达水平。对构建的基因工程菌株进行常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变,从抗性水平高的突变菌株中筛选高产菌株,并通过培养基优化,使厦门霉素A产量显著提升。【结果】构建携带卡那霉素抗性标记的产厦门霉素A的工程菌MT-XN作为出发菌株,对该菌株进行一轮ARTP诱变,使用90 mg/L卡那霉素筛选,得到了厦门霉素A产量为101.7 mg/L的突变菌株MA-8。进一步通过响应面法优化培养基配方,在最佳培养基中MA-8菌株产生的厦门霉素A达到134.2 mg/L,较野生型菌株提高了845.1%。【结论】采用随机诱变-报告基因筛选系统,可快速筛选出厦门霉素A产量大幅提升的高产菌株,为后续的药物开发奠定良好的基础。     

脓肿分枝杆菌MBT结构鉴定与比较演化分析

【背景】作为临床最常见的非结核条件致病分枝杆菌,脓肿分枝杆菌(Mycobacteroides abscessus)因其天然、多耐药等特性成为目前临床治疗的一大挑战。作为分枝杆菌限制性营养元素——铁摄取的关键系统,分枝杆菌素(mycobactin,MBT)、羧基分枝杆菌素(carboxymycobactin,cMBT)与病原分枝杆菌的毒力、耐药等密切相关。【目的】丰富分枝杆菌MBT、cMBT结构数据,探究MBT在致病分枝杆菌起源过程中的演化规律。【方法】在MALDI-TOF-MS与FT-MS/MS解析脓肿MBT、cMBT结构的基础上,进一步开展其活性分析与生物合成基因簇比较基因组分析。【结果】虽然脓肿分枝杆菌MBT、cMBT母核修饰模式与海洋分枝杆菌最相似,R1、R2、R3、R5等位置的修饰完全相同,而且脂肪酸链均位于R4位置;但脂肪酸链长度不同[C10-17 (MBT)、C4-8 (cMBT)],为新结构。Fe-cMBT不仅以浓度依赖方式促进脓肿分枝杆菌生长,而且利用效率显著高于FeCl₃,相关结果表明MBT-cMBT是脓肿分枝杆菌高效获取铁元素的关键系统。与MBT结构结果一致,mbt-1基因簇共线性分析及mbt-1、mbt-2系统发育分析结果均表明脓肿分枝杆菌与海洋分枝杆菌(M.marinum)亲缘关系最近,而非结核分枝杆菌(M.tuberculosis)或耻垢分枝杆菌(M.smegmatis) (基于16S rRNA基因序列分析)。进一步分析发现,M.marinum、M.tuberculosis、M.bovis等病原分枝杆菌脂肪酸链长度变化范围仅4 C,而M.abscessus、M.fortuitum、M.avium和M.smegmatis等条件致病与非致病菌的脂肪酸链长度变化范围为7-11 C,暗示MBT同系物脂肪酸链长度变化范围与分枝杆菌不同生活方式、环境之间可能存在关联。【结论】作为获取铁元素的关键系统,具有独特结构的脓肿分枝杆菌MBT-cMBT在致病、耐药等方面的作用及起源、演化规律值得深入研究。     

长潭水库铁锰含量与环境因子的季节性变化相关性分析及铁锰氧化菌群的富集培养

【背景】目前对水库水体污染原因的研究往往专注于水体的富营养化、pH值、溶解氧、氨氮、菌落总数指标的变化,而重金属含量与环境因子的季节性变化相关性分析研究较少,同时对于典型季节原位微生物种群的多样性差异研究尚未见报道。【目的】研究浙江省台州市长潭水库底部水中正二价金属离子(二价锰离子Mn²⁺;二价铁离子Fe²⁺)浓度与不同环境因子的季节性变化规律,并对其相关性进行分析;富集平水期(2月)和丰水期(8月)水库底部水体中功能微生物菌群,分析其种类和丰度的差异。【方法】分别检测12个月的水库水Mn²⁺和Fe²⁺浓度及多种环境因子(水体溶解氧浓度、pH值、总磷浓度、浊度、水库环境温度及降水量),过滤并富集培养水库底部水体的功能微生物菌群,对其16S rRNA基因V3-V4区测序并分析其菌群结构。【结果】长潭水库水中Mn²⁺和Fe²⁺浓度呈季节性变化,每年的春夏交替季节水体中铁锰含量从零开始慢慢升高,至夏秋高温季节水体中Mn²⁺和Fe²⁺浓度达到最高值,然后慢慢降低,至秋末冬初检测不到含量。在检测的多种环境因子中,水体溶解氧浓度、水库环境温度及降水量呈明显的季节性规律变化。Mn²⁺和Fe²⁺浓度与温度、降水量和浊度有正相关性,与溶解氧浓度、pH值和总磷浓度有负相关性,其中在正负相关性分析中两种金属离子的浓度与溶解氧浓度的相关性最强,其次是环境温度及降水量。丰水期和平水期中富集获得的功能微生物菌群的种类和丰度差异很大,从属水平上分类,丰水期时菌群只包含不动杆菌(Acinetobacter)和鲑色沉积物杆状菌(Sediminibacterium)这2个属的菌株,含量各占约50%;平水期时菌群则主要由杆菌属(Bacillariophyta) (47.62%)和Limnohabitans(9.52%)等9个属的菌株构成。富集获得的平水期和丰水期的两个可培养的菌群均具有去除水库水中Mn²⁺的功能,去除率分别约为35.9%和11.4%。【结论】长潭水库底部水体中Mn²⁺和Fe²⁺浓度与不同环境因子均呈季节性规律变化,它们之间呈现不同的正负相关性,丰水期和平水期的功能微生物菌群结构差异很大。本研究为利用微生物进行重金属污染水体的治理储备了微生物资源,为实现国家“美丽乡村”的建设目标提供一定的参考价值。     

生物电化学系统对运动发酵单胞菌代谢的影响北大核心CSCD

生物电化学系统能促进微生物与电极间的相互作用,从而改变微生物的代谢状态。本工作为研究运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)在电环境中的代谢表现,在外接3V电源的H型电化学发酵装置中测试了其发酵效能。结果表明,相比于无电压的对照,阳极甘油产量上升24%,阴极葡萄糖消耗上升16%,产物乙醇和琥珀酸的产量也分别上升13%和8%。转录组分析表明,代谢物的显著改变归因于电环境导致的有机酸代谢、氧化还原平衡、电子传递等通路的改变。从表达差异显著的基因中挑选了代表胞内氧化还原平衡、生物膜形成和电子传递的3个基因ZMO1060(编码超氧化物歧化酶)、ZMO0401(编码二鸟苷酸磷酸二酯酶)和ZMO1819(编码固氮蛋白)进行验证,结果表明过表达ZMO1060和ZMO1819能够更显著地改变生物电化学系统中Z.mobilis的代谢。本工作为应用生物电化学系统调控微生物代谢物生产提供了参考。     

假单胞菌GP72 rpeB突变株的构建及其对吩嗪类抗生素合成的调控

[目的]绿针假单胞菌GP72是一株可生产吩嗪类抗生素吩嗪-1-羧酸(PCA)及2-羟基吩嗪(2-OH-PHZ)的生防假单胞菌.RpeA/RpeB双元调控系统是其双元调控系统中的一组,本文旨在研究这一系统中的应答调控子(RR)RpeB对于PCA及2-OH-PHZ的生物合成影响.[方法]通过生物信息学分析获得了rpeA/rpeB双元调控系统的序列,并从GP72中扩增出rpeB基因,通过同源重组技术构建卡那霉素抗性片段插入突变rpeB的突变菌株GP72BN.利用发酵实验、rpeB基因回补实验及荧光定量PCR实验,验证rpeB对于吩嗪类抗生素合成及相关基因表达的调控作用.[结果]在KMB培养基中,rpeB突变株的PCA产量下降为野生型的49.5％,2-OH-PHZ产量下降为野生型的67.3％.rpeB基因的回补可以在一定程度上回复PCA及2-OH-PHZ的产量.荧光定量PCR实验结果表明,rpeB突变株中群体感应系统基因phzI/phzR及吩嗪合成基因簇基因phzE转录水平均显著下调,而PCA转化为2-OH-PHZ的修饰基因phzO转录水平变化不显著.[结论]RpeB正调控PCA与2-OH-PHZ合成途径的表达.RpeB很可能是通过调控群体感应基因phzI/phzR和phz基因簇的表达,从而影响PCA的合成,并间接调控其衍生物2-OH-PHZ的合成.     

铜绿假单胞菌生防菌株抑菌代谢产物及其生防应用研究进展

微生物次生代谢产物的研究对开发微生物源农药具有重要意义。近年来一系列根际来源的铜绿假单胞菌被分离和鉴定,因其产生抑菌次生代谢产物,具有很好的生物防治效果。本文将系统综述铜绿假单胞菌生防菌株的种类及其抑菌代谢产物的多样性,并进一步介绍铜绿假单胞菌生防菌株的抑菌代谢产物合成机制及其遗传改造,简要讨论铜绿假单胞菌生防菌株抑菌代谢产物在生物防治上的应用和前景。     

高产申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺的水稻根际铜绿假单胞菌PA1201分离、鉴定与应用潜力

【目的】从水稻根际筛选能高效抑制水稻病原菌的细菌,分析和鉴定其形态和生化特征,为开发新型绿色农药奠定基础。【方法】从水稻根际分离能以1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)为唯一碳源的菌株,根据菌株形态和生化特性、16S r DNA序列比对和磷脂脂肪酸图谱,对该菌株进行鉴定。通过氯仿萃取抽提、高效液相色谱分析,确定菌株PA1201在PPM培养基和黄豆粉培养基中申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺的产量。【结果】菌株PA1201能有效抑制水稻纹枯病菌和水稻白叶枯病菌的生长,属于铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa sp.PA1201);PA1201产生两种抑菌代谢产物申嗪霉素和吩嗪-1-酰胺,在PPM和黄豆粉培养基中申嗪霉素的产量可达81.7 mg/L和926.9 mg/L,吩嗪-1-酰胺的产量亦可达18.1 mg/L和489.5 mg/L;PA1201产生大量胞外蛋白酶,对人肺腺癌细胞系A549和黑腹果蝇具有一定毒性。【结论】PA1201的申嗪霉素产量比现有生产菌株的出发菌株M18高3-4倍,还能产生另一种抑菌活性更高的衍生物吩嗪-1-酰胺,具有进一步开发的潜力。