乳酸菌微进化的研究进展

摘要:乳酸菌是食品工业中重要的微生物,乳酸菌微进化研究有助于深入解析其生物学功能与机制。随着分子生物学的发展,多位点序列分型(Multi-locus Sequence Typing,MLST)及基因组重测序(Whole-genome resequencing)等技术手段应运而生,使得从分子水平上阐述乳酸菌的系统发育和种群进化关系成为可能。MLST已被广泛用于乳酸菌遗传多样性和种群结构等微进化研究中,近期,测序成本的锐减使全基因组测序技术在乳酸菌微进化研究中的优势日益突显。本文对乳酸菌微进化的理论基础、研究方法和意义进行了阐述,并介绍了全基因组测序技术在乳酸菌微进化方面的应用,旨在为乳酸菌微进化分析研究提供新思路。     

蒙古国地区酸乳中乳酸菌的鉴定及耐酸菌株筛选

本研究对采集自蒙古国地区牧民家庭中17份发酵乳样品中的乳杆菌进行了分离、鉴定、生物学特性和耐酸性研究。共分离出45株乳杆菌。通过形态观察、生理生化试验、糖发酵试验及16S rDNA序列分析等研究将这些菌株鉴定为Lactobacillum fermentum(L. fermentum)31 株, L. helveticus 12株, L. plantarum 1株 和L. casei 1株, 所以认为L. fermentum是蒙古国地区传统酸乳中的优势菌群。经pH 为3.0 的人工胃液耐受性试验复筛后发现, 存活率在80%以上的仅1株, IMAU20085的存活率高达81.44%。菌株的分离鉴定以及高耐酸性菌株的筛选, 对我国益生菌资源的保藏和开发有重要的意义, 对我国未来益生菌的开发具有重要价值。     

哈尔滨城市和乡村青年居民肠道菌群多样性研究

【目的】分析居住于哈尔滨城市和乡村的青年居民肠道菌群多样性的异同。【方法】采用PCR和DGGE技术相结合的方法对生活于哈尔滨城市和乡村的青年志愿者肠道菌群多样性进行研究。基于DGGE指纹图谱,分别使用聚类和PCA分析对志愿者肠道微生物相似性进行分析,使用Shannon-Weine多样性指数(H′)、丰度(S)和均匀度(EH)对志愿者肠道微生物多样性进行分析,对图谱中具有代表性的共性和特异性条带进行胶回收和克隆测序以分析志愿者肠道微生物组成。基于PCR技术在种水平上对城乡志愿者肠道内乳杆菌属和双歧杆菌属多样性进行定性分析。【结果】相似性分析显示,城乡青年居民间肠道微生物群落结构存在分开趋势,相似性小于城市或乡村青年居民内部;多样性分析显示,城乡青年居民肠道微生物多样性差异不显著;测序结果表明,城乡居民肠道微生物组成在门水平上相同,但是在种属水平上存在差异。PCR定性分析显示Lactobacillus plantarum、L.casei和L.salivarius在哈尔滨城乡青年居民肠道内检出率接近100%,Bifidobacterium longum和B.breve的检测率约90%,在哈尔滨城乡青年居民肠道内普遍存在;乳杆菌属和双歧杆菌属各细菌种在城乡居民肠道中的检出频率差异不显著。【结论】哈尔滨城市和乡村青年居民肠道微生物多样性差异不显著。     

DNA聚合酶对PacBio SMRT测序结果影响的评价

目的评估不同DNA聚合酶是否会对以16SrRNA全长为测序靶点的肠道微生物多样性研究结果产生影响。方法用美国太平洋公司的三代测序仪(PacBio single molecule real-time sequencing technology)对3份分别采用KAPA HiFi^TM HotStart DNA聚合酶和PCRBIO HotStart DNA聚合酶扩增的军犬粪便样品进行精确至"种"水平的测序分析。结果经配对Mann-Whitney U检验显示,不同DNA聚合酶扩增的同一样品在门、属和种水平上差异无统计学意义(P>0.05),然而在某些相对含量较少的操作分类单元(OTU)上,其扩增效率存在差异。经基于非加权UniFrac距离的非加权组平均法聚类分析和基于加权UniFrac距离的非参数多元方差分析发现不同DNA聚合酶扩增的同一样品其多样性差异无统计学意义(P>0.05)。结论 KAPA HiFi^TM HotStart DNA聚合酶和PCRBIO HotStart DNA聚合酶虽对模板DNA扩增存在一定的偏好性,但该偏好性不影响PacBio SMRT测序结果。     

磷酸肌酸钠注射液治疗高龄多病因心力衰竭患者疗效分析

目的：观察磷酸肌酸钠注射液治疗≧80 岁高龄多病因心力衰竭患者的疗效。方法：≧80 岁高龄多病因心力衰竭患者115 例,随机分为治疗组58 例,对照组57 例。对照组给予常规抗心衰治疗,治疗组在此基础上加用磷酸肌酸钠注射液,观察两组治疗 前后NYHA心功能分级、血浆NT-proBNP 水平,磷酸肌酸钠注射液相关不良反应发生率并监测治疗前后的肝肾功能等指标。结 果：治疗5 天后治疗组总有效率显著高于对照组（P<0.05）,血浆NT-proBNP 含量显著低于对照组（P<0.05）,需加用洋地黄类强心 药物的患者人数显著低于对照组（P<0.05）;治疗14天后两组各指标均有显著改善,总有效率、血浆NT-proBNP 下降幅度无明显 区别。结论：常规抗心衰治疗基础上加用磷酸肌酸钠注射液能够更快改善≧80 岁高龄多病因心力衰竭患者症状,安全有效。     

蒙古族儿童源益生特性双歧杆菌的筛选及鉴定

【目的】双歧杆菌在人和动物胃肠道中发挥着重要的生理作用,然而双歧杆菌能否耐受胃酸、肠液及胆汁酸是影响活菌制剂益生效果的关键因素,本研究旨在从蒙古族儿童粪便中分离筛选出具有良好益生特性的双岐杆菌。【方法】本文采用双岐杆菌选择性培养基对样品进行分离纯化,并对菌株进行生理生化鉴定,以耐受人工胃肠液、耐受牛胆盐为手段对各菌株的益生特性进行评价,并且对B. animalisV9进行了16S rDNA分子生物学鉴定。【结果】本文从12位健康蒙古族儿童粪便中分离得到11株双歧杆菌,经传统生理生化试验鉴定为5株B. adolescentis：A1、H3、G4、A8、V10;3株B. longum：C6、C7、D11;1株B. pseudocatenlatum：B2;1株B. bifidum：G5;1株B. animalis：V9。B. animalis V9具有较强的耐酸性,在pH2.0的人工胃液中厌氧培养3h后存活率为92.4%,而其它10株双歧杆菌在此条件下的存活率均小于31.25%;B. animalis V9在pH2.0的人工胃液中厌氧培养3h后接入pH8.0的人工肠液中消化8h,存活率为99.7%,并且可以耐受0.3%的牛胆盐。进一步对V9菌株进行16S rDNA分子生物学鉴定,发现与Bifidobacterium animalis subsp. lactic BB12的同源性为99%。【结论】本研究结果显示B. animalis V9来源安全,并且具有良好耐酸、耐胆盐益生特性,有望在乳制品及保健类产品中得到广泛的应用。     

B．animalis V9对腹泻动物的保护性作用及其机制研究

目的研究益生菌B.animalis V9对腹泻动物的保护作用及其对腹泻致病菌的拮抗效果。方法采用自制的腹泻SPF鼠,喂服B．animalis V9,观察并检测腹泻致病菌,并在体外试验益生菌B．animalisV9对腹泻致病菌的拮抗作用。结果SPF鼠致泻动物模型喂食B．animalisV9,剂量为1．0×10^8CFU/（只·d）,3d后腹泻治愈率为90％,死亡率为9％,对照组自然恢复率为16％,死亡率为41％,其余仍有不同程度的腹泻现象。B．animalis V9在体外对志贺痢疾杆菌、沙门菌、铜绿假单胞菌和大肠埃希菌有不同程度的拮抗作用,共同培养60h后均未检测到上述4种致病菌。结论B．animalisV9可以有效的对腹泻小鼠进行治疗,其机制在于B．animalisV9对致泻菌株具有一定程度的拮抗作用。     

不同分离源植物乳杆菌的群体基因组分析

【背景】植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)广泛存在于植物、乳制品、肉制品、哺乳动物和昆虫的肠道等多种生态环境中。【目的】探究不同分离源L. plantarum基因组与其所在环境是否存在潜在的联系。【方法】利用比较基因组学对126株分离自植物、乳制品、肉制品、果蝇及哺乳动物肠道和口腔等部位的L. plantarum菌株基因组进行系统发育分析和功能基因组分析,解析不同分离源菌株间的亲缘关系和进化历程。【结果】果蝇分离株的基因组大小显著高于植物、哺乳动物肠道、肉制品和乳制品分离株(P0.05),植物和哺乳动物肠道、口腔等部位与肉制品分离株的基因组大小和编码基因数量无显著差异(P0.05)。基于单拷贝基因串联和核心基因系统发育树分析均发现,果蝇分离株和乳制品分离株分别集中聚集分布在某一分支中,其余分离源均匀分布在各个分支中。附属基因分析结果与系统发育树分析结果一致。功能基因注释结果发现,果蝇分离株的环境特异性基因参与低聚果糖和几丁质代谢,乳制品分离株的环境特异性基因参与mazEF毒素-抗毒素系统和CRISPR系统。【结论】植物乳杆菌分离株为适应较为独特的果蝇和乳制品生境而发生了适应性进化。本研究为植物乳杆菌适应性进化提供了新见解,同时为解析菌株的进化历程提供了理论基础。     

锡林郭勒地区鲜马奶中细菌多样性分析

【背景】传统的酸马奶是由鲜马奶自然发酵而成,鲜马奶中的微生物在很大程度上决定了酸马奶的品质。然而,鲜马奶中的微生物组成却鲜有报道。【目的】解析鲜马奶中细菌多样性,比较分析鲜马奶和酸马奶中微生物的差异,探究马奶发酵过程中微生物的变化。【方法】采用PacBio SMRT测序技术,对6份采集自内蒙古锡林浩特牧区的鲜马奶中细菌16SrRNA基因序列全长进行测序,在种水平解析鲜马奶样品的细菌组成,并与前期同一地区的酸马奶菌群组成作对比。【结果】鲜马奶中包含大量的乳酸菌,主要为乳酸乳球菌(12.43%)、格氏乳球菌(3.53%)、肠膜明串珠菌(1.77%)等。此外还有部分板崎肠杆菌等条件致病菌的存在。马奶发酵前后菌群变化较大,鲜马奶中微生物多样性显著高于酸马奶,其中乳酸乳球菌和瑞士乳杆菌为鲜马奶和酸马奶的共有细菌。鲜马奶中的肠膜明串珠菌与乳酸乳球菌、格氏乳球菌呈正相关关系,与嗜水气单胞菌等有害菌为负相关关系,表明在马奶发酵过程中乳酸菌可能会抑制有害菌的生长。【结论】在马奶的发酵过程中,乳酸菌的大量生长抑制了马奶中有害菌生长,降低了马奶中微生物的多样性,提升了酸马奶的品质。为酸马奶的工业化生产提供了参考。     

肠道中乳酸杆菌属特异性定量引物的筛选及验证

【目的】乳酸杆菌与人和动物的健康有密切关系,它的存在及含量变化可以作为评价宿主健康的指标之一。在乳酸杆菌定量研究中,特异性引物往往是定量成功的关键。然而,已有引物质量参差不齐,难以保证其特异性。本文旨在通过理论与试验的方法快速筛选出用于定量的乳酸杆菌属特异性引物,同时为今后引物筛选和设计提供理论基础。【方法】查阅文献、挑选出12对基于16S rRNA基因序列设计的乳酸杆菌属引物,通过MEGA 6.0软件确定引物相对位置,计算引物匹配率,以引物相对位置和匹配率为依据重新组合引物,获得理论特异性乳酸杆菌属引物,再通过琼脂糖凝胶电泳和QX200Droplet Digital PCR系统对新组合引物的特异性进行检验。【结果】通过理论与试验相结合的方法确定了一对特异性较好的乳酸杆菌属定量引物Lab1,它的扩增产物大小约300 bp。ddPCR系统检验结果发现其特异性和灵敏性较好,还可以有效定量粪便中的乳酸杆菌。【结论】引物设计理论结合特异性试验这种方法可以快速有效地筛选出特异性较好的引物,同时为今后引物筛选和设计提供理论基础。