地下水脱卤过程中的微生物种间代谢互作：提高原位氯代烯烃厌氧脱氯效能的有效途径

有机卤呼吸细菌(organohalide-respiring bacteria, OHRB)在氯代烯烃污染地下水的原位生物修复中扮演着关键性的角色,提高其丰度及活性对氯代烯烃的完全去除具有重要意义。在实际环境中,有机卤呼吸细菌往往与多种微生物共存,微生物种间代谢互作现象十分普遍,有机污染物的完全无害化往往需要通过微生物菌群的协同代谢作用来实现。因此,本文围绕微生物种间代谢互作进行综述,对目前获得的脱氯微生物菌种资源及脱氯机理进行了回顾,重点阐述了专性OHRB、非专性OHRB和非OHRB的种间代谢互作行为及机制,并提出以种间代谢互作为指导进行合成微生物群落的构建来有效提高氯代烯烃厌氧生物降解效率,为实现环境氯代烯烃类有机污染物的快速、彻底无害化提供理论指导。     

嗜糖黄杆菌β-葡萄糖苷酶的功能及在稀有人参皂苷制备中的应用

【背景】有些稀有皂苷具有较好的药理活性,寻找活性高和专一性好的糖苷酶可能实现稀有皂苷的定向制备。嗜糖黄杆菌中含有丰富且未被表征的糖苷酶基因是寻找新酶的潜在来源。【目的】从嗜糖黄杆菌中发现活性高和专一性好的糖苷酶,用于制备稀有人参皂苷。【方法】重组表达嗜糖黄杆菌中15个假定的葡萄糖苷酶基因,系统研究重组酶的性质和功能,筛选可用于制备稀有皂苷的酶,利用薄层层析法和高效液相色谱法鉴定转化产物。【结果】从嗜糖黄杆菌中获得3种活性较好的β-葡萄糖苷酶,即SA2629、SA0236和SA2851。其中,SA2629具有最高的比酶活(78.7U/mg)和催化效率[kcat=(27.38±1.40)s^-1],且SA2629能同时水解人参皂苷C-20位上的β-1,6-葡萄糖苷键和C-3位直接与苷元相连的葡萄糖苷键。SA2851和SA0236只对C-20位上的β-1,6-葡萄糖苷键具有水解活性,其中SA0236活力高。将SA2629和SA0236与课题组前期获得的一种β-1,2-葡萄糖苷酶分别组合,可以将高含量人参皂苷Rb1完全转化成稀有皂苷CK和F2。【结论】获得了可用于制备稀有人...     

K178M、S170F、G180V突变对木聚糖酶XynZF-2热稳定性的影响

利用生物信息学分析黑曲霉木聚糖酶Xyn ZF-2,选择α-螺旋178位点、170位点和180位点氨基酸进行定点突变(K178M,S170F,G180V)获得突变木聚糖酶基因xyn MFV,构建重组表达载体转化大肠杆菌E.coli BL21(DE3)诱导表达。酶学性质分析对比发现,突变酶最适温度(50℃)比原酶(40℃)提高了10℃;40℃条件下保温1 h突变酶Xyn MFV相对酶活力下降到热处理前的56.0%,原酶Xyn ZF-2下降到42.0%;45℃时突变酶Xyn MFV的半衰期t_(1/2)为21 min,与原酶Xyn ZF-2(t_(1/2)=7 min)相比较提高了14 min。结果表明,K178M、S170F、G180V突变木聚糖酶可以提高Xyn ZF-2最适温度和热稳定性。     

V1C、G116D、N171H定点突变对黑曲霉(Aspergillus niger)XZ-3S木聚糖酶XynZF-2热稳定性的影响

[目的]探索V1C、G116D、N171H定点突变对木聚糖酶Xyn ZF-2热稳定性的作用。[方法]生物信息学方法确定木聚糖酶Xyn ZF-2可突变位点,引入Cys、Asp、His;定点突变V1C、G116D、N171H,PCR扩增突变基因xyn CDH,构建大肠杆菌表达载体,转化表达宿主大肠杆菌BL21(DE3),诱导表达目的蛋白并测定酶活,分析酶学性质。[结果]突变酶Xyn CDH的最适温度由40℃上升到45℃。40℃条件下突变酶Xyn CDH半衰期t40℃1/2由55 min延长到60 min;在45℃条件下,突变酶Xyn CDH的半衰期t45℃1/2由7min提高到15 min。[结论]定点突变V1C、G116D、N171H能增强木聚糖酶Xyn ZF-2热稳定性,为加深木聚糖酶分子改造的研究提供参考。     

中国野生毛葡萄‘丹凤-2’3个芪合酶基因表达与功能分析

为了研究中国野生毛葡萄(Vitis quinquangularis Rehd.)‘丹凤-2’3个芪合酶基因的表达与功能,该研究采用同源克隆技术分离了毛葡萄‘丹凤-2’3个芪合酶基因VqSTS21、VqSTS30和VqSTS32(GenBank登录号分别为JQ868677、JQ868668和JQ868666),3个基因的cDNA全长均为1 179bp,编码392个氨基酸。以抗葡萄白粉病(Uncinula necator)的毛葡萄‘丹凤-2’和不抗病的欧洲葡萄‘赤霞珠’为材料分别进行接种白粉菌和ABA、SA、MeJA、高温、低温和高盐胁迫处理,利用实时定量PCR检测这3个基因在胁迫处理下的表达情况;同时利用农杆菌介导法将这3个基因分别转入模式植物烟草中,检测这3个基因在烟草中的表达产物,分析比较这3个基因的表达功能。结果显示:在2个供试材料中,葡萄白粉菌胁迫下芪合成酶VqSTS32诱导表达量高于VqSTS21和VqSTS30;在非生物胁迫处理下,芪合酶基因VqSTS32对高温处理反应最敏感。采用高效液相色谱分析检测转3个基因烟草的结果显示,转VqSTS32基因烟草比转VqSTS30基因烟草植株中白藜芦醇的累积量高。研究表明,3个基因中VqSTS32具有较高的抗葡萄白粉菌特性并能在转基因烟草中表达出较高的反式云杉新苷产物,这为进一步利用VqSTS32转目的植物葡萄基因研究提供了依据。     

松生拟层孔菌乙醇提取物抗肿瘤作用及其机制的实验研究

目的:探讨松生拟层孔菌抗肿瘤作用及其机制.方法:采用乙醇提取与硅胶柱层析分离,并对其乙醇粗提物、石油醚相、乙酸乙酯相提取物分别进行了体内(小鼠移植性肿瘤),外(采用Alamar Blue法)抗肿瘤活性研究.结果:松生拟层孔菌的乙醇粗提物,石油醚相,乙醇乙酯相在100ug/ml时,体外对NCI-H460细胞株具有增殖抑制作用,100mg/kg时对在体的H22瘤细胞具有显著的抗肿瘤活性,并能诱导H22瘤细胞凋亡,显著提高荷瘤鼠血清中IL-2、TNF-a的水平.结论:松生拟层孔菌乙醇提取物具有抗肿瘤作用,并能增强机体的免疫功能.     

一株自中国大鲵的副炭疽芽孢杆菌分离和鉴定

[目的]对陕西某大鲵养殖场患病的中国大鲵腹水中分离培养得到的一株蜡样芽孢杆菌群细菌疑似菌株进行鉴定,明确该菌生长特性和种类。[方法]无菌解剖患病大鲵,取肠道、腹水、皮肤等各部位的样品均质稀释并分离纯化,从腹水中获得疑似蜡样芽孢杆菌群细菌的纯菌株,命名为SHOU-BC01。对该菌株进行形态与染色特性、培养与生化特性、生物膜形成能力、芽孢形成、药敏检测、全基因组测序等试验鉴定,并根据测序结果进行平均核苷酸相似度(average nucleotide identity,ANI)、数字DNA-DNA杂交(digital DNA-DNA hybridization,dDDH)、多位点序列分型(multilocus sequence typing,MLST)、全基因组SNP聚类和毒力因子分析。[结果]菌株SHOU-BC01为革兰氏阳性杆菌,表面粗糙;具有蛋白酶、卵磷脂酶和溶血酶活性;能够发酵L-阿拉伯糖、D-核糖、D-木糖等多种糖类,能利用色氨酸、丙酮酸盐等;有较强生物膜形成能力;120 h的芽孢形成率达到70.60%;该菌株对青霉素G、头孢噻吩、万古霉素等15种抗生素耐药,对哌拉西林、头孢唑啉、庆大霉素等25种抗生素敏感;根据生物学特性结合ANI、dDDH及全基因组SNP聚类分析,鉴定菌株SHOU-BC01为副炭疽芽孢杆菌(Bacillus paranthracis),经MLST分型,该菌株属于ST205序列型;该菌株含有鞘磷脂酶、CytK和NheC毒素、多糖荚膜、PlcR-PapR群感效应系统及Ⅶ型分泌系统等毒力因子。[结论]成功从中国大鲵腹水中分离出副炭疽芽孢杆菌,丰富了大鲵副炭疽芽孢杆菌数据。     

粪臭素高效降解菌YKSW-6的分离、鉴定及降解特性

【背景】粪臭素是畜牧堆肥中有机污染物的主要成分,造成养殖场及周边环境恶化,粪臭素污染问题亟待解决,利用微生物降解粪臭素是一种环保节能的有效方法。【目的】分离鉴定粪臭素高效降解菌株,研究其降解特性,为粪臭素降解提供高效的菌种资源,为该菌株应用于臭味污染环境的净化提供基础。【方法】以粪臭素为唯一碳源的无机盐培养基作为培养基质,从猪粪堆肥样品中分离筛选粪臭素高效降解菌株,通过形态特征和16S rRNA基因序列分析进行分离菌株的初步鉴定,分析其生长规律及粪臭素降解特性,并利用气相色谱质谱联用(GC-MS)对菌株代谢粪臭素的产物进行分析。【结果】从样品中分离获得一株能以粪臭素为唯一碳源的细菌YKSW-6菌株,形态学和16S rRNA基因序列分析初步鉴定该菌株为戈登氏红球菌(Rhodococcus gordoniae)。接种量为10%时,该菌培养14 h对100 mg/L的粪臭素降解率达到100%。其能够利用D-山梨醇、溴-丁二酸等18种碳源,对亚碲酸钾、溴酸钾等13种化学敏感物具有抗性。菌株YKSW-6在5%接种量、温度30-42℃和pH值为6.0-9.0时对100 mg/L的粪臭素降解效率均能达到100%,菌株生长和降解粪臭素的最佳条件为：pH 7.2,温度37℃,转速180 r/min。GC-MS结果表明,粪臭素在菌株的作用下C2先被氧化,转变为3-甲基羟基吲哚,随后进一步被氧化为N-(2-乙酰基苯基)甲酰胺。同时中间产物还有苯乙醛和苯乙酸。【结论】红球菌YKSW-6为目前已报道的降解粪臭素能力较强的菌株,丰富了粪臭素降解菌种的资源库,为实际环境微生物修复应用提供了理论参考。     

蛋白质动态平衡网络维稳机制的研究进展

蛋白质是构成生命体的基础,其在体内有多种存在形式,而这些形式之间如何维持动态平衡对细胞发挥正常功能来说至关重要。诸多因素会影响蛋白质稳态,包括一些内外源性的刺激、翻译过程中出现的问题以及一些调控因子的作用等。当错误折叠的蛋白在细胞中不断积累时,会导致蛋白质稳态失衡并无法发挥正常功能进而引发相关疾病。同时在错误发生后,机体的许多“监控”就会感知这些异常,并通过多种途径来帮助蛋白质维持稳态。本文旨在综述蛋白质动态平衡网络之间错综复杂的关系,以及各种因素在其中发挥的主要作用,并为一些由蛋白合成异常导致疾病的研究等提供新的思路。     

一株分离自绿化废弃物堆肥枯草芽孢杆菌的常压室温等离子诱变及其发酵条件

【背景】为了提高堆肥降解有机废弃物的效率,高效堆肥菌剂成为了研究热点,其中以真菌应用的研究为多,但真菌也有对氧气和底物敏感等缺点,细菌对堆肥的作用开始被研究。本实验室以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为底物,从绿化废弃物堆肥中筛选得到枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis,B.subtilis) BL03,它具有较好的纤维素分解能力,能提高绿化废弃物堆肥中纤维素降解和腐殖质合成的速度。【目的】进一步提高B.subtilisBL03的纤维素酶生产能力。【方法】利用常压室温等离子(Atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变BL03菌,通过CMC-刚果红固体培养基观察水解透明圈,以及液体发酵后检测酶活力的方法进行3轮筛选;通过连续多代培养观察突变株的遗传稳定性;通过梯度温度、p H培养研究突变株发酵的最适生长温度、培养基初始pH;利用正交设计方法研究适合突变株发酵培养的工业级原料配方。【结果】筛选到2株正突变株,酶活力分别提高了69%和72%;连续10代培养稳定,验证了突变株的遗传稳定性;其中酶活力最高的突变株BLA3890最适培养温度为37°C、培养基初始pH为5.0-6.5,研究得到较经济的发酵培养基配方。【结论】ARTP诱变B. subtilis BL03后得到的突变株BLA1973和BLA3890在绿化废弃物堆肥或其他纤维素降解行业具有进一步研究和应用的价值。