人工微生物混菌系统机制解析中的组学应用及进展

人工微生物混菌系统的生物工程应用价值日益受到重视,使得对于混菌系统中成员菌间的相互作用机制研究也成为近年来的一个热点。其研究结果一方面可以为现有人工混菌系统的进一步优化提供理论依据,另一方面也为全新混菌系统的人工构建提供新的思路和策略,进而促进人工微生物混菌系统未来规模化应用。基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等研究方法能够高通量分析各种生物分子、提供大量的数据与信息,多组学分析可以获得混菌系统中细胞的“全景”,在揭示人工微生物混菌系统中各个成员间的相互作用的研究中有着特殊的意义。文中综述了近年来多种组学技术在人工微生物混菌系统机制解析中的应用及研究进展,从代谢网络、能量代谢、信号转导、膜转运、胁迫响应、混菌系统的稳定性以及结构合理性等方面探讨混菌系统机制解析的最新进展,以期为利用合成生物学、基因组编辑等新兴生物技术改造微生物混菌系统实现其工程化应用提供理论依据。     

内蒙古达赉湖西岸地区大鵟巢穴特征和巢址选择

2010年和2011年3月-6月,对内蒙古达赉湖国家级保护区达赉湖西岸地区大鵟(Buteo hemilasius)的巢穴结构和巢址选择因子进行了调查研究.采用野外观察和样方法定位了13个大鵟巢址,并对巢址样方的20个生态因子进行测量,运用主成分分析法对影响大鵟巢址选择的主要因子进行了分析.测量显示,大鵟巢穴的基本结构特征为:外径(94.7+4.2) cm;巢高度(46.1±2.7) cm;内径(24.8±1.5)cm;巢深(14.0±+0.9)cm.生境因子分析结果表明,达赉湖西岸地区大鵟的巢集中分布在湖岸或水塘附近的悬崖,营巢点坡度为15°-45°之间的阳坡或半阳坡;隐蔽度高于20％;草本密度大于5株/m2;植被均高大于30cm;巢距悬崖上部距离2-5m;距水源l00m以内;距居民点距离大于lkm;距草原道路的距离大于0.5km;而对于物种丰富度没有特殊要求.主成分分析显示,影响大鵟巢址选择的主要因子有3个,依次为:隐蔽性因子(主要包括巢址区域的植物特征和地形特征)、干扰因子和食物因子.各主成分中,相对系数绝对值最高的变量依次是:植被盖度、距居民点距离、巢的高度和距草原道路距离.     

天山林区不同类型群落土壤氮素对冻融过程的动态响应

季节性冻融过程对北方温带森林土壤氮素的转化与流失具有重要影响,但不同类型群落对冻融过程响应的差异尚不明确。通过在林地、草地、灌丛上设置系列监测样地,采用原位培养的方法,利用林冠遮挡形成的自然雪被厚度差异,监测分析了冻融期天山林区不同群落表层土壤(0—15 cm)的氮素动态及净氮矿化速率间的差异。结果表明:(1)不同类型群落土壤的铵态氮(NH+4-N)含量、微生物量氮(MBN)含量基本与土壤(5 cm)温度呈正相关,深冻期林地土壤铵态氮含量低于其他群落类型而硝态氮含量高于其他群落类型;(2)硝态氮(NO-3-N)为天山林区季节性冻融期间土壤矿质氮的主体,占比达78.4%。灌丛土壤硝态氮流失风险较大,融化末期较融化初期灌丛土壤硝态氮含量下降了64.6%;(3)冻融时期对整体氮素矿化速率影响显著,群落类型对氨化速率影响显著;(4)天山林区土壤氮素在冻结期主要以氮固持为主。通过揭示不同类型群落土壤氮素对冻融格局的响应,能够助益于对北方林区冬季土壤氮素循环的认识。     

猎豹(Acinonyx jubatus)肠道微生物多样性及其性别差异研究

[目的]探讨猎豹（Acinonyx jubatus）肠道微生物多样性特征。[方法]通过采集新鲜粪便样品,对9只健康成年野生猎豹（4只雄性,5只雌性）的肠道微生物16S rRNA基因V3-V4区进行高通量测序,对猎豹肠道微生物多样性进行研究。[结果]测序共获得肠道微生物16S rRNA基因V3-V4区有效序列599349条,序列平均长度405 bp。通过以97%的序列相似性进行分类,共获得操作分类单元（OTU） 268个。经序列比对和分类鉴定,这些OTU都属于细菌域,包括10个门,21个纲,35个目,72个科,144个属。其中,丰度最高的5个细菌门是厚壁菌门（Firmicutes,平均占OTU总数的42.29%%）、放线菌门（Actinobacteria,31.54%）、梭杆菌门（Fusobacteroidetes,16.66%）、变形菌门（Proteobacteria,5.30%）和拟杆菌门（Bacteroidetes,4.19%）。拟杆菌门的丰度较低是猎豹肠道微生物的主要特征。丰度最高的5个科依次是红蝽杆菌科（Coriobacteriaceae,31.28%）、消化链球菌科（Peptostreptococcaceae,平均占17.66%）,梭杆菌科（Fusobacteriaceae,15.46%）、毛螺菌科（Lachnospiraceae,12.40%）、梭菌科I（Clostridiaceae_I,6.93%）等。丰度最高的5个属依次是柯林斯氏菌属（Collinsella,30.16%）、梭杆菌属（Fusobacterium,15.46%）、艰难梭菌属（Peptoclostridium,11.46%）、Blautia属（8.28%）和狭窄梭菌属1（Clostridium_sensu_stricto_1,6.39%）。约有2.32%的OTU没有归类到属。群落alpha多样性分析结果显示,猎豹肠道微生物群落Shannon指数为2.93-4.41,Simpson指数为0.72-0.91。通过依据性别进行分组,对雌雄两组之间的alpha多样性比较表明,雄性组的物种和Shannon指数略高于雌性组。Beta多样性分析表明,雌雄两组之间的差异高于各组内部不同个体之间的差异。然而,聚类分析显示,相同性别的猎豹的肠道微生物并没有聚在一起。[结论]本文通过高通量测序技术研究了猎豹肠道微生物多样性特征和性别差异,为猎豹的保护、救护饲养和消化生理学研究提供了基础数据。     

利用扁桃斑鸠菊叶发酵高产粗毛纤孔菌胞外多糖的条件优化及其抗氧化活性研究

粗毛纤孔菌胞外多糖是粗毛纤孔菌液体发酵的重要活性代谢产物,但采用常规的发酵方法,粗毛纤孔菌胞外多糖的产量较低。为更好地获取粗毛纤孔菌胞外多糖,本文采用双向液体发酵的方法,通过向发酵培养基中添加适量的扁桃斑鸠菊叶粉末,来提高粗毛纤孔菌胞外多糖的产量,并对优化得到的胞外多糖抗氧化活性进行了研究。以发酵液中胞外多糖含量为指标,采用单因素实验和正交实验优化发酵条件;采用红外光谱对胞外多糖的结构特征进行分析;通过测定胞外多糖对ABTS、DPPH和羟基自由基的清除率来了解其抗氧化活性。结果表明,最优发酵条件为:扁桃斑鸠菊叶粉末添加量0.5g/L、发酵时间10d、pH 6.5、接种量5.0mL,在此条件下,粗毛纤孔菌胞外多糖的产量达到(2.34±0.25)mg/mL,与未添加扁桃斑鸠菊叶的空白组相比,其胞外多糖产量提高了约216.22%;红外分析与抗氧化活性实验结果表明,添加扁桃斑鸠菊叶后的胞外多糖与未添加扁桃斑鸠菊叶的胞外多糖红外主要吸收峰一致,并且对ABTS、DPPH以及羟基自由基清除能力相近。本研究结果表明扁桃斑鸠菊叶能够有效地提高粗毛纤孔菌胞外多糖的产量,为其他珍稀食药用菌胞外多糖的高效生产提供了新思路。     

即刻电针介入对IBS模型大鼠血浆ET,CGRP水平及结肠ETR-A,CGRPmRNA表达的影响

目的：比较即刻电针天枢穴、足三里穴对肠易激综合征（ms）模型大鼠血浆降钙基因相关肽（CGRP）、内皮素（ET）水平及结肠组织中内皮素受体A（ETR－A）、CGRPmRNA表达的影响,旨在探讨电针即刻治疗IBS的部分机制。方法：采用WISTAR幼鼠制备肠易激综合征模型,随机分为空白对照组、模型组、天枢组、足三里组,每组8只。空白对照组不作任何处理,模型组只束缚不针刺,天枢组和足三里组在实验第8周电针治疗一次,留针20min。治疗结束后处死大鼠,取大鼠血浆及部分结肠组织进行生物活性物质检测。采用酶联免疫法检测血浆中CGRP、ET、结肠组织中ETR—A的含量,采用RT—PCR法检测结肠组织中CGRPmRNA表达。结果：（1）即刻电针对IBS模型大鼠血浆CGRP、ET水平的影响：与空白对照组比较,模型组CGRP水平明显降低（P〈0．01）;与模型组比较,天枢组、足三里组CGRP水平明显升高（P〈0．01）。与空白对照组比较,模型组ET水平升高（P〈0．05）;与模型组比较,天枢组ET水平明显降低（P〈0．01）。（2）即刻电针对IBS模型大鼠结肠组织ETR—A水平的影响：与空白对照组比较,模型组ETR—A水平明显升高（P〈0．01）;与模型组比较,足三里组ETR-A水平明显降低（P〈0．01）。（3）即刻电针对IBS模型大鼠结肠组织CGRPmRNA表达的影响：与空白对照组比较,模型组、天枢组、足三里组CGRPmRNA表达明显增强（P〈0．01,P〈0．05）;与模型组比较,足三里组CGRPmRNA表达减弱（P〈0．05）。结论：即刻电针介入后,能够调节机体的内环境紊乱和CGRP、ET的平衡失调。这种调节作用因穴位不同而具有不同的特点,天枢穴对血浆中CGRP、ET调节作用较强,足三里穴在受体和基因表达方面作用明显。     

同型半胱氨酸与超敏c反应蛋白在妊娠期高血压疾病中的研究进展

妊娠期高血压疾病是妊娠期特有的疾病,早期诊断对预后至关重要。妊娠期高血压疾病发病机制之一为血管内皮损伤,血浆中Hcy浓度升高会导致血管内皮损伤,血管内皮细胞功能失调常刺激超敏C反应蛋白（hs—cRP）的产生,而升高的hs—CRP可能导致血压上升。因此高血压和慢性炎症相互促进从而导致和加重了高血压。近年来血浆同型半胱氨酸（Hcy）、超敏C反应蛋白（hs—cRP）水平的升高与妊娠期高血压疾病的关系成为新的研究热点。本文将同型半胱氨酸、超敏C反应蛋白与妊娠期高血压疾病中的关系综述如下。     

三氧化二砷对肝癌细胞系SMMC-7721凋亡及 Smac caspase-9、caspase-3 蛋白表达的影响

目的：研究三氧化二砷（As203）对人肝癌细胞SMMC-7721的促凋亡作用及对Smac、caspase-9、caspase-3表达的影响。方法：人肝癌细胞SMMC-7721经As20,处理,共分为四组,分别为空白对照组、低剂量组、中等剂量组、高剂量组。分别采用MTT、Hoechst33258染色法、Annexin V-FITC／PI双染法观察其对SMMC．7721细胞增殖的抑制,凋亡细胞核的形态学变化,以及诱导凋亡作用;采用Westemblot法检测凋亡相关蛋白Smac、caspase-9、caspase-3表达的变化。结果：MTT显示：As203在体外能明显抑制SMMC-7721的生长,具有时间剂量依赖关系,与空白对照组相比,其余三组细胞生存率明显下降,差异均有统计学意义（P〈0．05）;Hoechst33258显示细胞呈明显的凋亡细胞形态学特征,具有剂量依赖性;AnnexinV-FITC／PI双染法显示：As203作用24小时可诱导SMMC-7721细胞凋亡,且呈剂量依赖性,与空白对照组相比（2．69±0．58）,其余三组（4．01±0．58）、（5．99±1．69）、（9．26±2．34）差异均有统计学意义（P〈0．05）;Westernblot显示：As2O3作用SMMC-7721细胞24小时,Smac、caspase-9、caspase-3表达上升,呈剂量依赖性,与空白对照组相比,其余三组蛋白表达量明显增加,差异均有统计学意义（P〈0．05）。结论：-定量的As203能抑制SMMC-7721细胞增殖,促进其凋亡,其机制可能与调控Smac、caspase-9、caspase-3表达有关。     

液相质谱联用的代谢组方法优化及其在蓝细菌分析中的应用

为了准确鉴定光合蓝细菌中的各种代谢物,需要对基于液相色谱–质谱联用仪(LC-MS)的代谢组学分析方法进行有针对性的优化。本研究选取了24种涉及中心碳代谢和能量代谢的代谢物作为LC-MS的检测目标,获得了每个代谢物的最适色谱分离条件和质谱参数;同时以光合蓝细菌Synechocystis sp.PCC6803为主要对象,针对性地优化了样品前处理条件,结果显示适当延长梯度洗脱顺序表的时间并将流速设为0.2 m L/min可以得到最佳的分离效果,同时选择80%(V/V)甲醇(-80?C)作为代谢物萃取剂。分析结果证明这一代谢组分析技术可以成功地应用到光合蓝细菌的研究中。     

帕金森病认知功能障碍的相关因素及临床特点分析

目的:探讨帕金森病(PD)伴轻度认知功能障碍(PD-MCI)的相关因素及临床特征,找出帕金森病伴轻度认知功能障碍的预测因子。方法:参照运动障碍协会工作组推荐的帕金森病伴轻度认知功能障碍的诊断标准,用蒙特利尔认知功能评估量表(Mo C A)及帕金森病统一评定量表(Ⅰ~Ⅲ)对81例PD患者进行评估。结果:81例PD患者中47例为轻度认知功能障碍,占58%,23例无认知功能障碍,占28%;14%PD-MCI病人病程小于5年。PD-MCI组与帕金森病不伴有认知功能障碍(PD-NCI)组在文化程度、HY分期、每日左旋多巴等效剂量(LEDD)上差异有统计学意义(P0.05);视空间/执行功能、延迟记忆、注意力、语言、抽象能力认知域差异有统计学意义(P0.05);UPDRSⅢ、姿势不稳步态障碍(PIGD)差异有统计学意义(P0.05);Mo CA评分与年龄(r=-0.31,P0.05)、HY分期(r=-0.44,P0.05)、UPDRS-Ⅲ分数(r=-0.32,P0.05)、UPDRS-Ⅱ(r=-0.35,P0.05)、UPDRS-Ⅰ(r=-0.40,P0.05)、迟缓(r=-0.38,P0.05)、PIGD呈负相关(r=-0.31,P0.05),与教育程度呈正相关(r=0.30,P0.05)。纳入Mo CA评分为因变量,年龄、教育程度、HY分期、UPDRS-Ⅲ分数、UPDRS-Ⅱ分数、UPDRS-Ⅰ分数为自变量行多元线性回归分析,年龄(βcoefficients-0.06,P0.05)和HY分期(βcoefficients-0.80,P0.05)为帕金森病伴轻度认知功能障碍的预测因子;为观察UPDRSⅢ中亚项评分对认知功能的独立影响,单独纳入迟缓和PIGD评分为自变量,结果迟缓为帕金森病伴轻度认知功能障碍的预测因子(βcoefficients-0.12,P0.05)。结论:MCI是PD患者中发生率较高的一种非运动症状,以视空间/执行功能、延迟记忆、注意力、语言功能障碍为主。患者的认知功能和年龄、教育程度、疾病严重程度、运动障碍密切相关,特别是迟缓与姿势不稳/步态障碍。年龄、HY分期、迟缓为PD-MCI的预测因子。