瘤胃降解粗纤维产甲烷的厌氧真菌与甲烷菌共培养物的分离鉴定

【目的】本试验从瘤胃中分离鉴定降解粗纤维产甲烷的厌氧真菌与甲烷菌共培养物,为深入探究甲烷菌对厌氧真菌代谢途径的影响及相关调节机制奠定基础。【方法】利用厌氧滚管技术从荷斯坦奶牛瘤胃内容物中分离厌氧真菌与甲烷菌共培养物,通过形态学观察和DAPI染色以及甲烷菌16S rRNA基因序列分析方法分别对厌氧真菌及甲烷菌进行鉴定。【结果】从荷斯坦奶牛瘤胃中共分离到28株厌氧真菌与甲烷菌共培养物。共培养物中的厌氧真菌均为单中心菌株,分别属于Piromyces,Neocallimastix和Caeomyces属,所占百分比为53.57%,42.86%及3.57%。甲烷菌16S rRNA基因序列分析结果表明,共培养物中的甲烷菌均为甲烷短杆菌。本研究共获得四种不同的厌氧真菌与甲烷菌组合,分别为Piromyces/类Methanobrevibacter olleyae菌株,Neocallimastix/类Methanobrevibacter olleyae菌株,Neocallimastix/类Methanobrevibacter thaueri菌株及Caecomyces/类Methanobrevibacter olleyae菌株,分别占总数的53.57%,39.29%,3.57%及3.57%。【结论】分离得到的28株厌氧真菌和甲烷菌共培养物中,占优势的为具有丰富丝状假根的厌氧真菌Piromyces和Neocallimastix以及类Methanobrevibacter olleyae属的甲烷短杆菌。本研究为进一步研究瘤胃内厌氧真菌与甲烷菌相互代谢关系奠定基础。     

厌氧真菌和甲烷菌共培养的研究进展

厌氧真菌是自然界中降解植物纤维素类物质最高效的微生物之一。近年来,大量厌氧真菌和甲烷菌共培养菌株被分离。共培养中,甲烷菌通过对厌氧真菌代谢产物的利用显著提高厌氧真菌对木质纤维素的降解;厌氧真菌通过为甲烷菌提供能量和营养物质使甲烷菌快速生成大量甲烷。全面深入地了解共培养中两者的互作关系以及共培养降解木质纤维素产甲烷的特性,将有助于研究对木质纤维素降解以及甲烷生成的调控。因此,本文主要综述了共培养的分离鉴定、多样性、互作关系以及对木质纤维素的降解。     

共存甲烷短杆菌Methanobrevibacter thaueri F1提高梨囊鞭菌Piromyces sp. F1对硝呋烯腙的耐受性

【背景】硝呋烯腙能够抑制厌氧真菌。共存甲烷菌可以促进厌氧真菌的生长以及对木质纤维素的降解,然而关于共存甲烷菌对厌氧真菌抗逆性影响的研究较少。【目的】旨在研究甲烷菌共存对厌氧真菌耐受硝呋烯腙的影响。【方法】采用体外批次培养,以稻草为底物,添加不同浓度的硝呋烯腙(0、5、10、25 mg/L),分别接种厌氧真菌纯培养和厌氧真菌与甲烷菌共培养悬浮液,于39°C静置培养96 h。测定不同时间点的产气量和甲烷产量,结束后测定p H、干物质降解率(DMD)、中性洗涤纤维消失率(NDFD)、半纤维素消失率(ADSD)、酸性洗涤纤维消失率(ADFD)以及上清液中甲酸、乳酸和乙酸的浓度。【结果】添加5、10和25 mg/L硝呋烯腙皆显著降低了厌氧真菌纯培养的发酵活性(P0.05);添加5 mg/L硝呋烯腙没有显著降低厌氧真菌与甲烷菌共培养的发酵活性(P0.05),添加10和25 mg/L硝呋烯腙则显著降低了共培养发酵活性(P0.05);比较5、10 mg/L硝呋烯腙对纯培养和共培养发酵活性影响的结果表明,共培养发酵活性显著高于纯培养发酵活性(P0.05)。【结论】硝呋烯腙对厌氧真菌纯培养和厌氧真菌与甲烷菌共培养的抑制作用都存在剂量效应,在一定添加浓度范围内(25 mg/L),甲烷菌共存可以显著提高厌氧真菌对硝呋烯腙的耐受性。     

在结肠癌细胞中RNA干扰TGFBR2慢病毒载体的构建及其功能的初步研究

目的:构建TGFBR2基因的RNA干扰慢病毒载体,为研究该基因在结肠癌细胞中的作用奠定基础.方法:合成TGFBR2基因特异性RNAi靶序列,与pcDNATM6.2-GW/EmGFP-miR载体连接,构建干扰载体并鉴定.与TGFBR2质粒共转染HEK293细胞,qRT-PCR和Western blot方法筛选最佳干扰序列,感染SW480细胞.10ng/ml TGF-β1和20ng/ml TNF-a共作用TGFBR2干扰后的SW480细胞和未干扰组细胞72h后,通过细胞侵袭试验计算细胞侵袭数目.结果:成功构建TGFBR2的RNA干扰载体,第4组序列效果最佳,感染SW480后,TGFBR2基因的mRNA表达抑制率为78.45％.TNF-a和TGF-β1处理干扰前后的SW480细胞,通过细胞侵袭试验显示各组细胞迁移的数目:干扰组为89.3±7.9,未干扰组为15.1±8.2,干扰组细胞明显多于对照组(P＜0.01).结论:成功构建人TGFBR2基因特异性的慢病毒干扰载体,并建立稳定的细胞株,为预防和干预结肠癌的早期转移奠定基础.初步提示在TGF-β1和TNF-a因子存在的炎症微环境中,TGFBR2基因突变的结肠癌细胞更具有侵袭性.     

甲烷菌对厌氧真菌不同碳源代谢的影响

【目的】探讨碳源和甲烷菌对厌氧真菌碳代谢的影响。【方法】利用体外批次厌氧发酵法,比较厌氧真菌纯培养(Orpinomyces sp.和Neocallimastix sp.)及其与甲烷菌共培养(F1:Orpinomyces sp.+Methanobrevibacter sp.和N3:Neocallimastix sp.+Methanobrevibacter sp.)发酵不同类型碳水化合物代谢产物的差异。【结果】对厌氧真菌和甲烷菌共培养F1和N3的研究显示,F1发酵木薯粉[(26.44±0.22)mmol/L]的乳酸产量是发酵玉米芯[(1.31±0.04)mmol/L]的20.18倍,是N3发酵木薯粉[(1.59±0.03)mmol/L]的16.63倍,玉米芯[(0.79±0.08)mmol/L]的33.47倍。当F1和N3中的厌氧真菌纯培养时,各组乳酸产量均1.90 mmol/L。对F1进一步研究,结果显示发酵体系中木薯粉添加量在0.8%–2.0%之间时,乳酸产量随木薯粉添加量增加而增加。当含量在1.0%–2.4%之间时,随木薯粉添加量增加,甲烷和乙酸产量逐渐降低。比较F1发酵大米粉、木薯粉、玉米粉、小麦粉和土豆粉的发酵结果,发现乳酸产量与底物中支链淀粉的含量成正相关(R2=0.9554)。当F1发酵葡萄糖和麦芽糖时,乳酸产量5.00 mmol/L。当以麦芽糊精为底物时,乳酸产量高达(28.00±0.95)mmol/L。【结论】本文首次报道碳源和甲烷菌能够增强厌氧真菌的乳酸代谢途径并且这种增强存在种属特异性。     

三硝酸丙三酯对厌氧真菌和甲烷菌代谢产物、纤维水解酶活性及菌群丰度的影响

【背景】近年来硝酸酯化合物抑制瘤胃甲烷生成的能力受到广泛关注,但鲜有研究关注其对瘤胃内主要纤维降解菌——厌氧真菌的影响。【目的】研究三硝酸丙三酯(Nitroglycerin,NG)对厌氧真菌和甲烷菌活性和代谢的影响。【方法】利用厌氧真菌(Piromyces sp.F1)纯培养及与甲烷菌共培养(Piromyces sp.F1+Methanobrevibacter sp.),比较不同剂量NG(0.0、6.6、13.2和19.8μmol/L)对厌氧真菌和甲烷菌的代谢终产物、主要纤维水解酶活性及菌群丰度的影响。【结果】厌氧真菌共培养组中,6.6μmol/L NG完全抑制了甲烷的生成,积累了氢气和甲酸(P0.05),降低了乙酸浓度以及木聚糖酶和羧甲基纤维素酶活性(P0.05),但未显著影响厌氧真菌和甲烷菌的丰度(P0.05)。厌氧真菌纯培养组中,6.6μmol/L NG显著降低了甲酸、乙酸、乙醇、木聚糖酶和羧甲基纤维素酶活性(P0.05),但总产气量和氢气产量没有显著差异(P0.05)。在2个培养体系中,随着剂量的升高,NG对厌氧真菌和甲烷菌的抑制增强。【结论】NG能够抑制甲烷菌的活性,但对厌氧真菌也有抑制作用。     

T-RFLP分析厌氧真菌传代频率对共存产甲烷菌菌群的影响

【目的】建立瘤胃产甲烷菌T-RFLP多样性分析方法,并研究厌氧真菌与产甲烷菌共培养液在不同时间传代对共存产甲烷菌菌群的影响。【方法】利用产甲烷菌mcrA基因特异性引物PCR扩增后,选择合适内切酶对扩增产物进行内切,分析内切后末端片段长度多态性,测定共培养液在不同传代频率时共存产甲烷菌多样性的变化。【结果】利用Msp I内切酶分析发现,末端片段长度约为470 bp的产甲烷菌为共培养液中的优势甲烷菌,共培养液传代至第15代时,片段长度约为130 bp和200 bp的产甲烷菌也成为共培养中的优势菌株;比较发现,Taq I能更好地内切共培养液中甲烷菌mcrA基因序列,瘤胃内容物及3 d传代共培养液中产甲烷菌主要为末端片段长度约为70、100、200、270、300、330和470 bp的菌株,共培养液在体外传代培养过程中,末端片段长度约为70、100、270和470 bp的产甲烷菌变化更为显著。Taq I比较分析不同传代频率(3、5和7 d)对共培养液中产甲烷菌菌群结构的影响表明,3 d传代的共培养液中产甲烷菌菌群与瘤胃内容物较为相似,而5 d和7 d传代的共培养液中产甲烷菌菌群间差异较小,但与瘤胃内容物差异较大,导致不同传代频率的共培养液中产甲烷菌菌群间显著差异的最主要菌株为末端片段长度约为100 bp的产甲烷菌,其次为末端片段长度约为70 bp和270 bp的产甲烷菌。【结论】利用建立的快速可行的瘤胃产甲烷菌T-RFLP方法分析表明,传代频率显著影响厌氧真菌与产甲烷菌共培养液中产甲烷菌的菌群结构,3 d传代共培养液内产甲烷菌菌群与瘤胃内容物更相似。