植物内生菌生物抗菌活性物质研究进展

植物内生菌作为一种新型的微生物资源,分离和确定其代谢产物是一条寻找新型天然活性物质的重要途径。目前为止,许多研究者从不同的植物内生菌中分离到大量具有抗菌活性的新化合物,这些新的化合物被认为是解决日益严重的微生物多重耐药性的希望之一。本文从植物内生菌的多样性、抗菌活性物质多样性及国内内生菌研究进展等多个角度概述了当前有关植物内生菌研究的主要成果和最新进展,以期为植物内生菌相关研究提供借鉴。     

铜绿假单胞菌存活时间延长可提高生物燃料电池的产电量

铜绿假单胞菌产生的次生代谢产物吩嗪化合物具有电子传递作用,可用于构建微生物燃料电池。如何通过改进微生物自身性质来提升微生物燃料电池产电量是研究的热点与难点之一。本文以铜绿假单胞菌SJTD-1和其敲除突变株SJTD-1(ΔmvaT)为对象,研究了以其搭建的微生物燃料电池的放电过程,分析了影响其放电量的主要因素。结果显示,假单胞菌产生的吩嗪化合物和发酵系统中细菌的活性与存活数量均会直接影响燃料电池的产电量。敲除突变株SJTD-1(ΔmvaT)可产生较多的吩嗪化合物,在生物燃料电池系统可持续放电超过160 h,产生2.32 J的总电量;而野生菌株SJTD-1仅能放电90 h,产生1.30 J的总电量。细胞生长分析结果进一步显示,与野生菌株相比,突变菌株SJTD-1(ΔmvaT)在发酵过程中维持了较长的稳定期生长,细胞存活时间更长,放电时间更持久。因此,铜绿假单胞菌存活时间延长,可增加其在微生物燃料电池中的放电时间,从而提升微生物燃料电池的总产电量。本研究可为通过工程菌株改造来提升微生物燃料电池总产电量的研究提供思路,有利于推进微生物燃料电池的实际应用。     

目标树抚育对亚热带天然次生灌丛群落结构和多样性的影响

在浙江省临安市选择典型天然次生灌丛,分别进行封禁和目标树抚育,探讨灌丛恢复为乔木林的可能性.结果表明: 4年后,与未管护(对照)相比,封禁和目标树抚育后群落平均胸径分别提高1.3和2.6倍,平均高度分别提高0.5和1.1倍;目标树抚育林木出现了对照林分没有的4.5～8.5 cm径阶和4.5～8.5 m树高阶,形成了4 m高的新林层;灌木层物种丰富度和多样性指数没有因抚育而下降;封禁管理维持了群落的树种组成,遵循原有的演替方向;目标树抚育显著改变了群落的树种组成,提高了目的树种的重要值,近期有可能恢复成为针阔混交林群落.与封禁相比,目标树抚育在优势林木胸径和高度生长、树种组成改善等方面更能达到预想的目标.在有条件经营的情况下,可以选择目标树抚育模式对天然次生灌丛进行管理,从而达到加快群落恢复演替形成乔木林的目的.     

操纵茶树类黄酮3′-羟基化酶生物合成B环-3′,4′-二羟基黄酮类化合物

【目的】操纵茶树类黄酮3′-羟基化酶,生物合成B环-3′,4′-二羟基黄酮类化合物圣草酚、二氢槲皮素和槲皮素。【方法】构建了4个茶树类黄酮3′-羟基化酶基因(CsF3′H)和拟南芥的P450还原酶基因(ATR)融合表达质粒:SUMO-CsF3'H[7-517]::ATR1[49-688]3 AA、SUMO-CsF3'H[28-517]::ATR1[49-688]3 AA、SUMO-CsF3'H[7-517]::ATR2[75-711]3 AA和SUMO-CsF3'H[28-517]::ATR2[75-711]3 AA,分别转化大肠杆菌菌株TOP10、DH5α和BL21,获得12个转化菌株S1–S12;构建了茶树类黄酮3′-羟基化酶基因CsF3′H表达质粒p YES-Dest52-CsF3′H,转化酵母菌株WAT11,得到转化菌株S13;构建了茶树类黄酮3′-羟基化酶基因CsF3′H表达质粒pES-URA-CsF3′H,及茶树黄烷酮3-羟基化酶基因CsF3H与拟南芥黄酮醇合成酶基因At FLS的融合表达质粒pES-HIS-CsF3H::At FLS 9AA,二者共转化酵母菌株WAT11,获得转化菌株S14。【结果】转化SUMO-CsF3'H[28-517]::ATR1[49-688]3 AA质粒的TOP10菌株S6在25°C条件下发酵,转化效率最高,能将1000μmol/L柚皮素、二氢山奈酚和山奈酚,分别转化生成287.93μmol/L圣草酚、131.76μmol/L二氢槲皮素和188.62μmol/L槲皮素。发酵菌株S13能分别将1000μmol/L柚皮素、二氢山奈酚和山奈酚,最多能转化生成734.32μmol/L圣草酚、446.07μmol/L二氢槲皮素和594.64μmol/L槲皮素。喂食S14发酵菌株5 mmol/L的底物柚皮素,在发酵36–48 h中,最多能生成1412.16μmol/L圣草酚、490.25μmol/L山奈酚、445.75μmol/L槲皮素、66.75μmol/L二氢槲皮素和73.50μmol/L二氢山奈酚。【结论】本研究首次将茶树类黄酮3′-羟基化酶基因应用于B环-3′,4′-二羟基黄酮类化合物圣草酚、二氢槲皮素和槲皮素的生物合成。     

大肠杆菌异源合成三萜化合物研究进展和前景分析

三萜化合物具有可观的药用价值和经济价值,但是目前的生产过程复杂、产量低,利用微生物异源合成三萜化合物已成为当前研究趋势,大肠杆菌作为常用萜类合成底盘细胞具有异源合成三萜化合物及其前体的天然优势和研究前景。对三萜化合物微生物异源合成研究进展进行了综述,从三萜化合物合成代谢途径、关键酶的特点及大肠杆菌三萜表达模块和底盘细胞适配三个方面对该途径进行了阐述和分析,针对实现大肠杆菌高效合成三萜类化合物所需要解决的基础问题进行讨论,为扩展大肠杆菌作为三萜化合物合成底盘细胞提供建议和前景分析。     

长白山次生针阔混交林乔木幼苗存活的影响因素分析

基于长白山次生针阔混交林样地, 以520个1 m × 1 m幼苗样方中胸径小于1 cm的乔木幼苗为研究对象, 选取2013年和2014年的幼苗调查数据, 运用广义线性混合模型(GLMM)分析了生物邻体和生境异质性对幼苗存活的影响, 探讨了次生针阔混交林幼苗存活影响因素及物种共存机制。结果表明: (1)适宜大树生长的局域生境同样也适宜幼苗的存活, 幼苗存活率与土壤含水量和有效氮等土壤养分显著正相关。(2)幼苗个体之间存在明显的竞争, 较多的幼苗邻体显著降低幼苗的存活率。同种大树邻体和同种幼苗邻体与幼苗存活显著负相关, 表明存在负密度制约效应。(3)随着幼苗年龄的增加, 生境异质性对幼苗存活的影响逐渐增大。该研究证实了密度制约效应和生境异质性对幼苗存活有着重要影响, 其相对重要性随着幼苗年龄级、功能群以及物种种类而变化。     

块菌发育过程中伴生微生物多样性及其生态功能

块菌属Tuber是子囊菌门中一类珍贵的地下生外生菌根真菌,能与松科、壳斗科等多种树木形成菌根共生关系,在森林生态系统中扮演着重要的角色。同时,该属的一些种类因其独特的香味而备受国际食用菌市场推崇,具有极高的经济价值。在块菌属漫长的生活史中,菌丝的生长、菌根的形成、子囊果的产生和发育、特殊芳香化合物及活性物质的产生和积累均与其伴生微生物有着密切的关系。近年来,分子生物学技术的发展尤其是高通量测序技术的应用推动了对块菌属子囊果形成和发育机制的研究,为块菌生态学研究提供了有力的工具,使块菌伴生微生物相关研究取得重要突破。本文综述了近5年来国内外对块菌属生长发育过程中伴生细菌、真菌多样性及其生态功能的相关研究,并探讨了其中尚未清楚的问题及今后可能的研究方向,为块菌属生物学的研究及人工栽培奠定基础。     

‘波叶金桂’对干旱和高温胁迫的生理生态响应

为了探讨植物对干旱、高温及协同胁迫的响应, 该研究以木犀(Osmanthus fragrans) ‘波叶金桂’为材料, 采用盆栽质量控水法模拟干旱胁迫(对照、轻度、中度和重度)和高温胁迫, 利用动态顶空气体循环吸附法和热脱附-气相色谱-质谱(TDS-GC-MS)联用技术对其挥发性有机化合物(VOCs)进行测定; 同时测定其非结构性碳(NSC)含量及次生代谢酶活性。结果表明: 干旱胁迫对‘波叶金桂’叶片NSC组分含量影响不显著; 可溶性糖和淀粉含量在高温胁迫下显著降低, 在协同胁迫后持续性下降, 重度协同胁迫下, 葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉分别比对照降低47.7%、46.4%、34.4%和38.2%。干旱胁迫和协同胁迫下3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGR)、1-脱氧木酮糖-5-磷酸还原酶(DXR)活性表现出先上升后下降, 而脂氧合酶(LOX)活性表现出持续性上升趋势; 高温胁迫后, HMGR、DXR和LOX活性显著高于对照。干旱胁迫下萜烯类VOCs释放量表现出先上升后下降趋势, 中度干旱胁迫和高温胁迫下分别比对照高37.9%和32.3%; 协同胁迫下萜烯类释放量逐渐降低, 干旱、高温和协同胁迫诱导醛类释放量明显增加。上述结果表明: 干旱胁迫条件下, ‘波叶金桂’通过NSC进行自我渗透调节, 同时合成大量萜烯类化合物来提高抗旱性; ‘波叶金桂’调控萜烯类化合物合成以及绿叶挥发物(GLVs)的释放抵御高温胁迫; 协同胁迫下萜烯类化合物的合成途径受阻, ‘波叶金桂’提高GLVs合成与释放量抵御协同胁迫; 中度和重度协同胁迫导致‘波叶金桂’细胞膜严重受损, 自我调节能力降低。     

小分子化合物诱导干细胞向视网膜感光细胞分化的研究进展

干细胞是一类具有多向分化潜能的细胞群,如胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)、诱导多潜能干细胞(induced pluripotent stem cell,i PSC)等,可在特定的条件下向包括视网膜感光细胞在内的多种细胞分化。小分子化合物是一类由组织细胞合成、分泌的小分子多肽类因子,特定的小分子化合物可作用于干细胞诱导其向视网膜感光细胞分化。目前,对干细胞体外培养,通过使用不同的诱导培养方案,探索干细胞向视网膜感光细胞分化的研究成为热点。早期,研究者们主要在共培养条件下采用小分子化合物诱导ESC向视网膜感光细胞分化,随着研究的进展,逐渐开始探索在无共培养条件下小分子化合物诱导ESC向视网膜感光细胞的分化以及小分子化合物诱导i PSC向视网膜感光细胞的分化。本文主要就小分子化合物促进ESC和i PSC向视网膜感光细胞分化的研究进展进行综述。     

微生物共培养研究进展

微生物是天然先导药物的重要来源之一。鉴于微生物间的自然相互作用、模拟微生物种群间营养和空间竞争是诱导产生活性次生代谢产物的主要途径,微生物共培养已经成为提高生产效价和发现新化合物的重要方法,是工业、农业、医药、食品及环保等领域的热点问题。本文综述了国内外关于微生物共培养的研究报道,包括微生物之间生态学关系、共培养微生物产生的活性次生代谢产物、微生物共培养的应用等。共培养能丰富微生物化学多样性,是应用微生物学和天然产物化学研究的新方向。