微生物在镉污染土壤修复中的应用及其作用机理

土壤中镉（Cd）含量的超标导致了土壤生态系统的恶性发展,微生物作为土壤中的常见组分之一在缓解土壤镉污染中展现出巨大潜力。本文总结了微生物、微生物-植物和微生物-生物炭在镉污染土壤修复中的应用并阐述了相关的作用机理。芽孢杆菌（Bacillus）、不动杆菌（Acinetobacter）、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescence）、丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）等微生物可以通过吸附、矿化、沉淀、溶解等方式改变镉的生物有效性,从而达到缓解镉污染的目的。pH值、温度、微生物生物量、镉初始浓度以及时间等对微生物降低镉的生物有效性方面有着显著的影响。假单胞菌、伯克霍尔德菌（Burkholderia）、黄杆菌（flavobacterium）等微生物可以通过促生、活化等作用促进超富集植物对Cd²⁺的吸收。生物炭作为一种土壤改良剂,其独有的理化性质可以作为微生物的庇护所。微生物-生物炭联合使用与单用生物炭相比可以进一步促进镉的残渣态的增加,降低土壤中有效态的比例。     

植物乳杆菌谷氨酸脱羧酶催化pH范围的理性改造及高效转化生产g-氨基丁酸

γ-氨基丁酸可由谷氨酸脱羧酶(glutamate decarboxylase, GAD)催化谷氨酸一步合成,反应体系成分简单、环境友好。然而,绝大多数GAD酶催化pH偏酸性且反应范围狭小,需要加入无机盐维持最适催化环境,增加了生产附加成分。此外,随着产物γ-氨基丁酸的生成,溶液pH会逐渐上升,不利于GAD酶的持续转化。本研究首先从实验室保藏的一株高产γ-氨基丁酸的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)中克隆得到谷氨酸脱羧酶LpGAD,基于酶蛋白表面电荷修饰,选择9个位点进行定点突变及组合突变,酶学性质表征结果显示三突变体LpGAD^{S24R/D88R/Y309K}在催化pH区间内酶活力整体提高,尤其拓宽了在偏中性pH 6.0下的酶活,为野生酶的1.68倍。接下来,通过分子动力学模拟解析了酶活提高的机理。此外,将Lpgad与Lpgad^{S24R/D88R/Y309K}突变基因分别在谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum) E01中过表达,通过优化确定了摇瓶最适转化条件为反应温度40 ℃,菌体量OD₆₀₀=20,底物L-谷氨酸100.0 g/L,5-磷酸吡哆醛添加量为100 μmol/L。5 L发酵罐中,不调节pH,通过分批投料底物L-谷氨酸,γ-氨基丁酸产量高达402.8 g/L,较对照菌株提高了1.63倍。本研究成功拓宽了LpGAD的pH催化范围及酶活,提高了γ氨基丁酸的转化效率,为实现其规模化工业生产奠定了基础。     

一种基于流式细胞术的牛多细胞因子检测方法

本研究旨在建立一种基于流式细胞术的牛多细胞因子检测方法。对前期制备并筛选出的针对牛细胞因子IFN-γ、IL-2、TNF-α、IP-10和MCP-1的单克隆抗体进行荧光标记,与细胞表面分子抗体组合搭配,进行牛多细胞因子流式检测方法的建立和优化。随后利用建立的方法进行BCG体外感染牛外周血单个核细胞的细胞因子表达规律测定,并结合CFP10-ESAT6蛋白刺激剂评价上述细胞因子作为牛结核诊断标识的潜力。建立的牛多细胞因子流式检测方法可以有效测定BCG感染牛外周血T淋巴细胞的细胞因子表达,其中IFN-γ、IL-2、TNF-α在感染40h后持续上升,而IP-10和MCP-1表达水平呈现下降趋势;对于牛外周血CD4⁺T淋巴细胞IFN-γ、IL-2、TNF-α的联合检测能有效区分牛结核阳性和阴性样品。这一方法为牛病原菌感染、疫苗注射后细胞免疫应答水平评价以及疫病诊断提供了重要技术手段。     

番木瓜果糖-2,6-二磷酸酶CpF2KP基因克隆和蛋白表达纯化

番木瓜是岭南四大名果之一,在我国东南部地区广泛种植,因其具有食用和药用双重价值,因此深受人们的青睐。果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酯酶(fructose-6-phosphate,2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase,F2KP)是一个独特的双功能酶,具有激酶功能域和酯酶功能域,能催化生物体内糖代谢的重要调节物果糖-2,6-二磷酸(Fru-2,6-P_(2))的合成和降解。为了研究番木瓜中编码该酶的基因CpF2KP的功能,得到目的蛋白尤为重要。本研究从番木瓜基因组中提取到CpF2KP基因的编码序列(coding sequence,CDS)序列,该基因CDS全长2274 bp。将该基因CDS全长扩增之后选用pGEX-4T-1载体进行原核表达。对载体pGEX-4T-1用EcoRⅠ和BamHⅠ进行双酶切,利用基因重组的方式将扩增序列构建到原核表达载体上。经过诱导条件探索,SDS-PAGE结果显示GST-CpF2KP重组蛋白的大小约为110 kDa,诱导CpF2KP蛋白表达的最适条件为:异丙基β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)浓度为0.5 mmol/L,温度28℃。对诱导后的CpF2KP蛋白进行纯化,得到了纯化的单一目的蛋白。此外,检测了该基因的组织表达特性发现该基因在种子中表达量最高,在果肉中表达量最低。该研究为进一步深入揭示番木瓜CpF2KP蛋白的功能及研究该基因参与的生物学过程提供了重要基础。     

森林草莓SUN基因家族的鉴定及其对逆境的响应

SUN基因是调控植物生长发育的关键基因。本研究鉴定了二倍体森林草莓(Fragaria vesca)的SUN基因家族,并对各成员的理化性质、基因结构、系统进化以及基因表达进行了分析。结果表明,森林草莓有31个FvSUN基因,其编码蛋白可聚类为7个组,同一组内成员具有高度相似的基因结构与编码蛋白保守域;FvSUNs蛋白的亚细胞定位主要在细胞核中。共线性分析表明森林草莓FvSUNs基因家族主要通过染色体片段复制产生,拟南芥与森林草莓存在23对直系同源基因。利用森林草莓的转录组数据,对FvSUNs基因的组织表达特征进行分析,发现主要可归为3类：各组织均表达、组织中几乎不表达、组织特异性表达,并通过实时荧光定量PCR (quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)进一步验证结果。此外,还对森林草莓进行不同的逆境胁迫处理,qRT-PCR分析了31个FvSUNs基因的表达情况,发现大部分基因均在不同程度上受低温、高盐或干旱胁迫的诱导表达。这些研究结果为深入揭示草莓SUN基因的生物学功能及其分子机制奠定了基础。     

益生菌辅助治疗牙周病的研究进展

牙周病是累及牙周支持组织的慢性感染性疾病。牙菌斑生物膜中的微生物及其代谢产物是其必不可少的始动因素,可导致口腔微生态失衡和宿主免疫反应,最终引起牙周病的发生发展。目前,牙周病的基础治疗主要是机械清除牙菌斑生物膜和牙石,但治疗效果具有局限性。益生菌通过产生抑菌物质、刺激局部免疫反应、与致病菌争夺黏膜受体和营养物质,从而改善口腔微生态平衡,促进牙周病的治疗。本文就近年来益生菌在牙周病治疗上的实验和临床研究、作用机制、安全性等进行综述,为将来益生菌辅助治疗牙周病的应用提供参考。     

鸡源暹罗芽孢杆菌CML548的益生特性及全基因组分析

【背景】芽孢杆菌是用于动物微生态制剂的重要菌株之一。暹罗芽孢杆菌因具有较强的抑菌活性,近年来受到广泛关注。【目的】对实验室前期分离的鸡源暹罗芽孢杆菌CML548的益生特性进行评价,通过全基因组测序及生物信息学分析,探究其抑菌及潜在的益生机制。【方法】通过牛津杯法、稀释涂布平板法分别对菌株CML548的抑菌和产酶特性、酸和胆盐的耐受性进行研究。使用IlluminaHiSeq2500测序平台进行全基因组测序,并通过多种生物信息学工具和数据库对基因组进行注释和分析。【结果】体外实验表明该菌株具有优良的益生性状：能够有效抑制致病性大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、产气荚膜梭菌的生长;能够同时产生蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶;具有较高的酸和胆盐耐受性。全基因组测序分析表明菌株CML548的基因组大小为4061741bp,GC含量为46.07%,预测到3 961个编码基因。分别有1 693、2 704、3 413、186、67、1、5个基因被GO、KEGG、COG、CAZy、DBAASP、CARD、VFDB数据库注释;通过antiSMASH预测到16个与次级代谢产物合成相关的基因簇。此外,还发现其含有抗菌活性...     

块菌人工栽培现状及菌根苗培育方法的研究进展

松露(块菌)是名贵的地下真菌,因其独特的香味和口感享誉全球,具有重要的经济价值、食药用价值和生态价值。块菌必须与宿主植物共生形成外生菌根后才能形成子实体(子囊果)。由于块菌具有较高的经济价值而野生块菌资源被严重破坏,以块菌菌根苗制备技术为基础的人工栽培手段受到广泛关注。本文以块菌菌根苗培育为切入点,阐述了块菌资源面临的较大威胁、人工栽培手段的进步和人工种植园的快速发展,通过综述菌根苗培育前对共生组合的选择,菌根苗培育时使用的基质、接种剂、培养方式、与其他生物间的互作,以及菌根苗培育后进行检测的方法等研究进展,为外生菌根食用菌的菌根苗培育技术和人工栽培推广提供参考。     

乙醛脱氢酶基因ALDH2对雄性小鼠生育能力的影响

本研究使用乙醛脱氢酶2(ALDH2)基因全敲除的雄性C57BL/6(B6)小鼠（Musmusculus domesticus）,通过分析不同周龄小鼠的睾丸脏器系数、睾丸组织细胞形态、精子运动参数、配种后母鼠产仔数及子代雄雌比等生育指标,探讨ALDH2基因敲除对雄性小鼠生育能力的影响。结果表明,与野生型（WT）小鼠相比,5、7、10周龄ALDH2基因敲除型（KO）雄性小鼠睾丸脏器系数显著降低（P <0.05）;睾丸组织细胞间质变大,精子活率显著降低（P <0.05）;产仔数和雄雌比显著降低（P <0.05）。本研究为揭示乙醛脱氢酶ALDH2基因在雄性小鼠生殖中的作用提供了一定的基础。     

盐碱胁迫对小麦幼苗生长和根际细菌群落结构的影响

【背景】植物可通过改变根际微生物群落结构来减轻胁迫,但盐碱胁迫下小麦生长和根际细菌群落结构变化尚待明晰。【目的】明确盐碱胁迫下小麦幼苗生长及根际细菌群落结构变化。【方法】以添加NaCl和Na2CO3调节Hoagland营养液Na+浓度和pH来模拟盐碱胁迫,通过MiSeq高通量测序分析细菌群落结构。【结果】与无胁迫对照相比,单纯盐胁迫使小麦幼苗地上和地下部干重、叶绿素和根际土壤速效氮含量分别显著降低了25.0%、57.1%、21.2%和42.9%(P<0.05);小麦幼苗生长指标和根际土壤速效氮、速效磷、有机质含量及酶活性(除过氧化氢酶)随碱度升高而降低;所有处理的小麦幼苗根际优势菌门(丰度7.1%-71.5%)均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),优势属(丰度0.5%-5.1%)有肠杆菌属(Enterobacter)、嗜多甲基菌属(Methyloversatilis)、固氮菌属(Azotobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)和异根瘤菌属(Allorhizobium)。盐碱胁迫未显著...