活性污泥微生物解壳聚糖松江菌中菌胶团形成相关大型基因簇的鉴定和分析

【背景】活性污泥法已广泛应用于城市污水和工业废水的处理,微生物菌胶团的形成在污泥通过重力沉淀实现泥水分离和污泥回用的过程中起着重要作用。从西安北石桥污水处理厂活性污泥中分离到一株菌胶团形成菌XHY-A6,经鉴定为解壳聚糖松江菌(Mitsuariachitosanitabida)。【目的】旨在揭示该株解壳聚糖松江菌菌胶团形成相关的基因及其菌胶团形成机制。【方法】结合分子遗传学,包括转座子插入突变技术和遗传互补分析以及基因组学方法分析与菌胶团形成相关的基因和基因簇。【结果】通过转座子插入突变技术获得了两株菌胶团形成缺陷的突变株,转座子插入位点在糖基转移酶(称为gt3)和多糖链长决定蛋白(wzz)基因内,且这两个基因位于一个与菌胶团形成相关的大型基因簇内,该基因簇内还包括与胞外多糖生物合成和分泌相关的基因、epsB2-prsK-psrR-prsT基因以及一个编码PEP-CTERM蛋白A的基因,遗传互补分析证明gt3基因、wzz基因及其下游wzc基因在菌胶团形成过程中是必需的。【结论】松江菌中菌胶团形成和调控机制极可能与活性污泥优势菌动胶菌(Zoogloea)非常相似,即由胞外多糖和PEP-CTERM家族胞外蛋白质共同介导。从武汉二郎庙、汤逊湖和深圳南山污水处理厂活性污泥中分离纯化出松江菌,这些松江菌属细菌可以用于富含几丁质和壳聚糖的市政污水和虾蟹类食品加工废水的净化和资源化利用。     

活性污泥菌胶团/生物絮团形成菌的分离鉴定及基因组分析

从云南省泸西县的污水处理厂分离到一株菌胶团形成菌YN12, 经过鉴定与象牙白伪杜擀氏菌(Pseudoduganella eburnea)10R5-21T模式株具有较近的亲缘关系, 属于同一物种。为揭示该菌株与其他活性污泥细菌间菌胶团形成机制及碳源利用方面的异同, 对该菌株进行全基因组测序、组装、注释及比较基因组学分析。结果表明: P. eburnea YN12株基因组大小约为5934 kb, G+C含量为63.9%, 包含5313个蛋白质编码序列, 具有与喜树脂动胶菌(Zoogloea resiniphila)MMB株、解叔丁醇水居菌(Aquincola tertiaricarbonis)RN12株及解壳聚糖松江菌(Mitsuaria chitosanitabida)XHY-A6株相似的胞外多糖生物合成途径、PrsK-PrsR双组分系统和PEP-CTERM胞外蛋白家族, 共同介导和调控的菌胶团形成机制。与后者相比, 菌株YN12中胞外多聚物(Extracellular polymeric substances, EPS)形成相关基因集中在大小约为72 kb的大型基因簇上, 且能吸收利用的碳源特别是单糖、二糖和多糖更为丰富多样。同时, 我们还从河流及养殖水体中也分离到象牙白伪杜擀氏菌, 这些菌株可用于生物絮团技术(Biofloc Technology), 改善水产养殖水质。     

病原菌保守性特征分子及其介导的植物抗病性

每种病原菌都有一些保守的特征性分子,也称病原菌相关分子模式(PAMPs)。植物细胞表面的模式识别受体PRRs通过识别病原菌的PAMPs而激发免疫反应(PTI)。目前,已发现多种PRRs/PAMPs的识别模式,如拟南芥FLS2识别细菌鞭毛蛋白、拟南芥EFR识别细菌延长因子Tu(EF-Tu)、水稻CEBiP/CERK1识别真菌几丁质、水稻抗病蛋白XA21识别白叶枯病菌的硫化蛋白Ax21等。这些识别模式都能激发植物的基础免疫反应以抵抗病原菌的侵染。但是病原菌为了成功侵染寄主植物,也进化出一些致病机制,例如向植物细胞中注入毒性效应蛋白阻断PTI途径,或者产生一种"自我伪装"机制以逃避PRRs的识别。因此,研究者们根据PAMPs的结构特性对PRRs重新改造,以期使植物获得持久、广谱和高效的抗性。综述目前已知的PAMPs分子类型、PRRs/PAMPs的识别机制及改造后的新型PRRs,并分析PTI研究中存在的问题及其发展前景。