稻田除草剂二氯喹啉酸降解菌15#的分离、鉴定及降解特性

[背景] 二氯喹啉酸（Quinclorac,QNC）是一种高选择性、激素类、低毒性除草剂,主要用于防治稻田稗草,持效期长,易于在土壤中积累而影响后茬作物的生长发育,而且环境中残留的QNC可对动物生长发育产生不良影响,并影响微生物的群落结构和丰度。[目的] 从稻田土壤中分离筛选出一株可降解除草剂QNC的菌株,鉴定并明确其降解特性。[方法] 通过形态学、生理生化试验、磷脂脂肪酸（Phospholipid Fatty Acid,PLFA）微生物鉴定、16S rRNA基因测序及分析鉴定菌株。通过单因素实验探究菌株的降解特性。[结果] 筛选得到一株编号为15^#的QNC降解菌,被鉴定为无色杆菌属菌株（Achromobacter sp.）。降解特性研究结果表明,菌株15^#的最佳培养条件为：30℃、pH为6.0、初始QNC浓度为100 mg/L、接种量为7%、添加质量分数为0.1%的酵母浸粉、氮源为蛋白胨,在此条件下培养21 d后QNC的降解率可达43.0%。[结论] 筛选到降解QNC新菌株并为该菌株的进一步研究提供理论基础。     

梨果黑斑病菌AaCaMK基因克隆、生物信息学分析及其在侵染结构分化中的表达分析

[背景] 钙/钙调素依赖型蛋白激酶（Calcium/Calmodulin-Dependent Protein Kinase,CaMK）是真核生物细胞钙信号途径中钙调素下游的一类重要靶蛋白,对病原物生长、胁迫响应及致病性等具有重要的调控作用。[目的] 对梨果黑斑病菌互隔交链孢（Alternaria alternata）AaCaMK基因进行克隆、生物信息学分析,并对其在侵染结构分化过程中的基因表达情况进行分析,为进一步研究梨果黑斑病菌钙离子信号途径中AaCaMK对A.alternata侵染结构分化调控的分子机制提供一定的理论依据。[方法] 采用同源克隆法从A. alternata JT-03中克隆得到3个AaCaMK基因;通过TMHMM、ProtScale、SOPMA等软件对AaCaMK基因进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR （RT-qPCR）技术分析AaCaMK在梨果黑斑病菌侵染结构分化过程中的表达情况。[结果] 克隆得到片段分别为1 212、1 200、2 349 bp的AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3基因;生物信息学分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3均含有典型的蛋白激酶超家族催化结构域（PKC_Like Superfamily）,并且AaCaMK1和AaCaMK2共同含有CaMK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域（STKc_CaMK）,AaCaMK3含有LKB1/CaMKK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域（STKc_LKB1_CaMKK）;同源性分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3分别与玉米大斑病菌CAK1、CAK2和CAK3的相似性高达94.32%、97.49%和86.57%;RT-qPCR分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3在疏水及果蜡诱导A. alternata侵染结构分化过程中均显著上调表达（P<0.05）,而且果蜡诱导作用更显著。其中AaCaMK1和AaCaMK2在附着胞形成时期（6 h）表达量为对照的1.51倍和3.05倍,而AaCaMK3在侵染菌丝形成阶段（8 h）表达量最高,为对照的2.86倍,并且在果蜡诱导下,这3个基因在芽管伸长阶段（4 h）的上调表达量显著高于疏水界面。[结论] 钙信号中AaCaMK基因在疏水及果蜡诱导A.alternata侵染结构分化过程中发挥重要的调控作用。     

糙皮侧耳和鞘脂菌NS7对多环芳烃污染土壤的生物强化与协同作用

[背景] 真菌和细菌被认为在多环芳烃污染土壤生物修复过程中发挥协同作用,目前在真实土壤体系中开展真菌-细菌协同降解研究较少。[目的] 研究真菌和细菌对不同种类多环芳烃降解的差异及对蒽和苯并[a]蒽的生物强化与协同作用。[方法] 选用多环芳烃降解真菌和细菌各一株,在液体纯培养体系下分析它们对不同种类多环芳烃降解的差异,在土壤体系中采用放射性同位素示踪技术研究2种微生物对蒽和苯并[a]蒽的生物强化与协同作用。[结果] 供试细菌鞘脂菌NS7能够很好地降解低环种类多环芳烃,以蒽作为唯一碳源时可以将其完全降解,在复合污染条件下对菲、蒽、荧蒽、芘等降解效果突出（>90%）,对苯并[a]芘降解效果较差（9.76%）。相比而言,供试真菌糙皮侧耳菌对苯并[a]芘具有更好的降解效果（21.18%）,对低环多环芳烃降解效果明显不如降解菌NS7。在自然土壤中,蒽和苯并[a]蒽具有明显不同的矿化效率,分别为18.61%和4.28%,在蒽污染土壤中加入鞘脂菌NS7并未显著提高蒽的矿化率（P>0.05）,相比而言,苯并[a]蒽污染土壤中加入糙皮侧耳显著提高了污染物矿化效率（2.24倍）,表明真菌和细菌在土壤环境中的定殖存活能力可能影响了生物强化效果。采用灭菌土壤排除土著微生物的竞争排斥作用,研究了真菌菌丝对生物强化降解的影响,发现在蒽污染土壤中,真菌菌丝的迁移作用显著提高了细菌鞘脂菌NS7对污染物的矿化率,从1.75%提高到5.91%;而在苯并[a]蒽灭菌污染土壤中,接种糙皮侧耳却没有发现苯并[a]蒽矿化率提高的现象,表明自然土壤中真菌强化降解苯并[a]蒽的作用可能是源于真菌菌丝促进污染物和土著降解菌的接触,而非直接来自真菌本身。[结论] 细菌能够很好地降解低环种类多环芳烃,而真菌对高环种类多环芳烃降解效果较好。真菌可能通过菌丝促进土著微生物在土壤中的迁移,增大多环芳烃和土著降解菌的接触,从而促进了多环芳烃降解。研究加深了对多环芳烃污染土壤生物强化修复的认识,对发展基于真菌-细菌协同作用的生物强化与调控技术提供理论指导。     

嗜热丁烷氧化古菌Candidatus Syntrophoarchaeum烷基转移酶MtaA催化丁基辅酶M的分子机制研究

【背景】嗜热古菌Candidatus Syntrophoarchaeum可以与硫酸盐还原细菌共生,通过逆转产甲烷途径进行正丁烷的氧化,但在该过程中负责催化丁基辅酶M氧化的酶尚未确定。【目的】利用分子动力学模拟证明Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白可以特异性催化丁基辅酶M中丁基的转移,并非转移甲基。【方法】使用Methanosarcina mazei辅酶M甲基转移酶Mta A的晶体结构(PDB ID:4ay8)作为模板,对Mta A_1 (Gen Bank登录号OFV65993.1)和Mta A_2 (Gen Bank登录号OFV65678.1)进行同源建模。使用分子对接得到两者分别结合CH_3-Co M和C_4H_9-Co M时的结构,并用AMBER18进行分子动力学模拟。【结果】当Mta A_1和Mta A_2分别结合C_4H_9-Co M时,表现出与4ay8晶体结构类似的TIM-Barrel折叠三维结构,但在活性中心形状、Zn~(2+)与底物距离以及活性位点附近氨基酸配位方式等方面存在差异,这可能是导致Ca.Syntrophoarchaeum中mta A基因编码的蛋白催化丁基辅酶M氧化的原因。其中Mta A_2与4ay8结构更相似,活性中心氨基酸配位更完整,暗示其更可能具备催化活性。然而当Mta A_1和Mta A_2分别结合CH_3-Co M时,整体结构不合实际,活性中心Zn~(2+)与底物距离过远,表明底物几乎不可能与酶结合。【结论】Ca.Syntrophoarchaeum中的Mta A_1和Mta A_2很可能是特异性的丁基转移酶,而非催化甲基的转移,其中Mta A_2具备活性的可能性更高。     

长江中游鱼类资源量的估算

为了解长江中游的鱼类资源现状,于2018年5和6月以及9和10月在宜昌、石首、洪湖、武汉和湖口5个江段进行了渔获物调查工作。通过统计各江段的渔业捕捞情况,计算年捕捞量。用体长股分析方法,对铜鱼(Coreius heterodon)、鳊(Parabramis pekinensis)和瓦氏黄颡鱼(Tachysurus vachelli)的资源量进行估算,并以此推算各江段的鱼类总资源量。结果显示,宜昌江段的鱼类年总资源量1077.36 t,其中,铜鱼为623.25 t;石首江段的年总资源量为2190.74 t,铜鱼为698.19 t;洪湖江段的鱼类年总资源量为58.57 t,其中,瓦氏黄颡鱼为0.41 t;武汉江段的鱼类年总资源量1010.54 t,其中,鳊为148.65 t;湖口江段的年鱼类总资源量14.55 t,瓦氏黄颡鱼为0.032 t。估算结果可以为长江中游鱼类资源保护措施的制定提供数据参考。     

猪流行性腹泻病毒S蛋白胞内区线性B细胞表位最小基序鉴定

[背景] S蛋白是猪流行性腹泻病毒（Porcine Epidemic Diarrhea Virus,PEDV）的主要结构蛋白和免疫原性蛋白,在前期的研究中,本课题组在S蛋白的胞内区鉴定到2个包含线性B细胞表位的短肽。[目的] 鉴定PEDV S蛋白胞内区线性B细胞表位的最小基序。[方法] 原核表达2个短肽的每次后移1个氨基酸的系列8肽,以兔抗S蛋白血清为一抗,通过Western Blot筛选阳性反应8肽,鉴定S蛋白胞内区线性B细胞表位的最小基序。[结果] S蛋白胞内区的2个包含线性B细胞表位的短肽共享一个表位,该表位的最小基序为¹³⁷¹QPYE¹³⁷⁴。同源性分析显示该B细胞表位基序为保守性表位。[结论] 确定了S蛋白胞内区线性B细胞表位的最小基序为¹³⁷¹QPYE¹³⁷⁴;S蛋白抗原表位的鉴定有助于提高对其结构和功能的理解。     

锑矿废水影响下水库沉积物中细菌群落结构特征研究

【背景】水库沉积物中的微生物是水生态系统的重要组成部分,在沉积物物质循环中起重要作用。【目的】揭示含锑废水影响下水库表层沉积物中细菌群落结构特征及影响因子。【方法】基于Illumina高通量测序技术,对冷水沟水库表层沉积物细菌群落结构进行研究并分析其与沉积物理化性质的相关性;基于FAPROTAX软件对细菌功能进行预测分析。基于重金属污染负荷指数法评价水库重金属污染情况。【结果】高通量测序结果表明冷水沟水库的细菌群落较为丰富,主要由变形菌门(Proteobacteria,40.32%-20.19%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,25.89%-4.44%)、脱硫杆菌(Desulfobacter,9.43%-2.02%)等81个门570个属组成。相关性分析表明,不同提取形态的锑及水溶态锑与多个不同分类水平下的细菌群落有显著的相关性。FAPROTAX软件对细菌功能进行预测,结果表明,化能异养功能细菌占优势(占总细菌的14.59%-23.58%),包括化能异养(Chemoheterotrophy)和需氧化能异养(Aerobic Chemoheterotrophy);此外,与碳、氮、硫元素循环有关的功能微生物以及人类病原致病微生物的相对丰度(占总细菌的12.42%-32.89%)也较高,这与水库的地理条件、周边环境及污染物类型有较大的相关性。重金属污染负荷指数法评价结果表明,水库范围重金属污染较重。【结论】研究区域受锑矿废水影响的水库(2015年建成蓄水)沉积物中细菌的群落以变形菌门(Proteobacteria)及拟杆菌门(Bacteroidetes)为最优势菌群,细菌功能主要以化能异养为主。     

向日葵菌核病拮抗菌的筛选、鉴定及防效测定

[背景] 由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的菌核病是影响向日葵产量的重要病害,近年来在我国内蒙古和甘肃等地频繁发生。[目的] 挖掘能够对向日葵菌核病进行生物防治的拮抗菌株和有效方法。[方法] 用4种不同的培养基通过稀释涂布法对向日葵健康植株的根际土壤菌群进行分离,利用平板对峙实验筛选出对核盘菌有抑制作用的菌株。选取拮抗作用较强的菌株进行向日葵离体叶片防效测定,采用形态学特征、生理生化特性结合16S rRNA基因序列分析进行菌种鉴定,并配制成不同单菌剂和复合菌剂进行盆栽实验,测定活体防效。[结果] 从土壤中共分离出142株菌,从中筛选到12株抑菌圈明显的拮抗菌株。其中拮抗菌Bacillus sp.NM63、JQ134、J7、J33和Streptomyces sp.Z9、ZX6抑菌圈直径大于25 mm,这6株菌在向日葵离体叶片防效测定实验中效果显著。菌株NM63、JQ134、J7、Z9、J33和ZX6单菌剂盆栽实验的防治效果依次为79.06%、74.10%、70.72%、67.83%、65.11%和57.11%。菌株配比为Z9：NM63：JQ134：J7=1：1：1：1的复合发酵菌剂Ⅰ对向日葵盆栽的活体防效为81.43%,菌株配比为Z9：NM63：JQ134：J7=1：2：2：1的复合发酵菌剂Ⅱ对向日葵盆栽的活体防效为85.88%。[结论] 筛选鉴定出多株对核盘菌具有较强抑制作用的拮抗菌株,复合菌剂Ⅱ对向日葵菌核病的防治具有显著效果。     

一株猪源化脓隐秘杆菌的鉴定、生物学特性研究与基因组分析

[背景] 化脓隐秘杆菌作为一种条件致病菌,常与蓝耳病病毒、猪圆环病病毒、巴氏杆菌等混合感染猪,引起各种非特异性化脓性感染,部分临床症状与副猪嗜血杆菌相似。本试验从江西某猪场一起因呼吸道症状急性死亡病猪的肺脏分离到一株具有β溶血特性、疑似化脓隐秘杆菌的细菌病原。[目的] 鉴定该病原的菌属种类、生物学特性及基因组特征,为该菌疾病的基础研究与临床防控奠定理论基础。[方法] 采用透射电镜、扫描电镜结合PCR鉴定等方法对菌属种类进行鉴定;通过动物实验、药敏试验,分析菌株的生物学特性;借助全基因组测序、生物信息学等技术发掘该菌的基因组特征。[结果] 形态观察、16S rRNA基因鉴定及系统发育分析证实,该分离菌株是化脓隐秘杆菌,命名为JX18;药敏试验表明,该菌株对克林霉素和林可霉素不敏感,对其余所选药物均敏感;动物实验结果显示,对小鼠腹腔攻毒后,小鼠腹部出现明显脓肿病灶,最高剂量组的小鼠全部死亡;全基因组测序结果表明,该菌株携带plo、nanH、nanP、fimA、fimC、fimE等重要毒力基因,并且与其他化脓隐秘杆菌菌株毒力基因的相似性较高;根据同源基因数据库（Cluster of Orthologous Groups,COG）预测,菌株JX18中参与碳水化合物代谢的基因占比最高;通过毒力基因数据库（virulence factor database,VFDB）、UniProtKB/Swiss-Prot等数据库预测,JX18菌株基因组中携带有多个组氨酸激酶、反应调节因子等与细菌双组分调控系统相关基因,以及多种与粘附、侵入及分泌系统相关的毒力基因。[结论] 在江西省分离鉴定出一株猪源强致病性化脓隐秘杆菌,丰富了猪源化脓隐秘杆菌病原信息,为进一步开展猪源化脓隐秘杆菌相关研究与防控奠定了理论依据。     

植物乳杆菌CCFM8724抑制双菌生物膜的成分初探

[背景] 植物乳杆菌是一种重要的益生菌,本实验室前期研究表明植物乳杆菌CCFM8724发酵液可抑制变异链球菌和白色念珠菌双菌生物膜,但植物乳杆菌发酵液中起作用的具体物质尚不清楚。[目的] 评价植物乳杆菌CCFM8724发酵液抑菌成分的特性,初步探究其物质基础。[方法] 探索温度、pH等因素对抑菌物质的影响,采用气相色谱-质谱（Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS）联用技术分析植物乳杆菌代谢物的组成,进一步通过有机溶剂萃取、超滤等方法初步分离纯化发酵液中抑制双菌生物膜的成分,并采用液相色谱-质谱（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry,LC-MS）联用技术进行鉴定。[结果] 通过多元统计分析,发现植物乳杆菌发酵液的主要差异标志物为有机酸（如苯乳酸、乙酸、羟基己酸和甘油酸等）,经过初步提取鉴定并进行功能验证,其中有效成分主要为有机酸和环肽类化合物。[结论] 植物乳杆菌CCFM8724发酵液主要通过多种有机酸和环肽类的协同作用抑制变异链球菌和白色念珠菌生物膜,该研究为植物乳杆菌发酵液进一步的分离纯化和有效成分的生产应用提供理论依据。