冰川细菌冷杆菌属的多样性研究进展

冰川作为地球主要的冰冻圈环境之一,蕴藏着丰富的低温微生物资源。1976年,Inoue Komagata从南极分离出一株嗜冷细菌,直到1997年,以这株嗜冷菌为模式物种,建立了冷杆菌属(Cryobacterium),同时该菌株被命名为嗜冷冷杆菌(Cryobacterium psychrophilum)。冷杆菌属物种主要分布于南北极、青藏高原冻土、冰川等低温环境,但与冰川等环境中其他常见类群相比丰度较低,属于稀有类群。目前,该属已有15个有效描述种,其中包含严格的嗜冷菌,但不同种对温度的耐受性有差异,因此是研究低温环境细菌进化和物种形成的良好材料。该属菌株可产生β-类胡萝卜素、低温酶等生物活性物质。本文综述了冷杆菌属的分布、生物学特征;通过对GenBank中冷杆菌属纯培养菌株的全基因组序列进行平均核酸序列一致性(average nucleotide identity,ANI)计算和聚类分析,明确其精确的分类地位,评估了该类群物种多样性;并讨论了冷杆菌在食品加工、医药卫生所需的生物活性物质的应用潜力。     

低温细菌与古菌的生物多样性及其冷适应机制

低温细菌与古菌广泛分布于地球的低温环境,包括南极、北极及高山地带的冻土、低温土壤和荒漠、冰川、湖泊、海冰,以及深海、冰洞和大气平流层等.栖息在这些低温环境中的细菌与古菌具有丰富的多样性,主要为α,p和γ-Proteobacteria分支、CFB类群分支和革兰氏阳性细菌分支等.由于低温环境中的微生物流动性低,因而是研究微生物地理学理想的生态系统,有助于理解地球微生物的多样性、分布规律乃至形成机制.由于长期生活在冰冻环境中,低温细菌与古菌形成了多种适应低温环境的生理机制,如它们通过细胞膜脂类的组成来调节膜的流动性以维持正常的细胞生理功能;利用相容性溶质、抗冻蛋白、冰核蛋白及抗冰核形成蛋白等实现低温保护作用;产生冷激蛋白、冷适应蛋白和DEAD-box RNA解旋酶保持低温下RNA的正确折叠、蛋白质翻译等重要的生命活动;另外还产生低温酶,提高能量产生和储存效率等以适应低温环境.随着DNA序列分析技术的飞速发展,各类组学方法也用于揭示微生物全局性的冷适应机制.     

973项目“极端微生物及其功能利用的基础研究”研究进展

中国科学院微生物研究所东秀珠研究员主持承担的国家基础研究发展计划———“973”项目“极端微生物及其功能利用的基础研究”,于2004年10月获得批准立项。参加该项目的有:武汉大学、云南大学、浙江大学、吉林大学、国家海洋局三所、中国科学院北京基因组研究所、中国科学院上     

一株口腔链球菌新种—寡发酵链球菌产过氧化氢特性的研究

从健康人口腔中分离的寡发酵链球菌(Streptococcus oligofermentans)能够产生大量的过氧化氢,可能具有抑制致病菌的潜力。为了研究该细菌产过氧化氢的特性,检测了其在不同生长时期和从不同底物产过氧化氢的能力。结果表明,寡发酵链球菌从对数生长早期就开始产过氧化氢,在对数生长后期及稳定期过氧化氢产量达到最高,随后下降。在PYG培养基中,寡发酵链球菌所产的过氧化氢主要来源于大豆蛋白胨和酵母提取物;而代谢终产物乳酸也可作为过氧化氢产生的底物。对3种可能与过氧化氢生成有关的氧化酶的酶活测定表明,寡发酵链球菌具有乳酸氧化酶(LOX)及NADH氧化酶(NOX)的活性,说明其过氧化氢的产生主要依赖于这两种酶的活力。     

居瘤胃解纤维素菌细胞密度与纤维素酶的合成

居瘤胃解纤维素菌(Cellulosilyticum ruminicola)H1是本实验室分离自青海牦牛瘤胃的一株新的纤维素降解细菌。前期研究发现,菌株H1在滤纸纤维素上连续传代数次后无法生长,只有在纤维素降解产物纤维二糖中培养后方能继续在纤维素中生长,并恢复其纤维素降解活性。这与纤维素酶合成受"代谢产物抑制"的传统认识相悖。【目的】证明菌株H1的纤维素酶合成受细胞密度调控。【方法】检测菌株H1的纤维素酶活和转录水平在高和低密度细胞培养物中差异,并检测高密度细胞培养物中的寡肽对低密度细胞纤维素酶活和转录水平的促进作用。【结果】菌株H1的高密度细胞培养物的纤维素酶活和转录水平比低密度细胞的高3-10倍;并且高密度细胞培养液能显著提高低密度细胞纤维素酶活和转录水平。【结论】居瘤胃解纤维素菌(Cellulosilyticum ruminicola)H1纤维素酶的合成受细胞密度调控。     

豆腐废水UASB反应器中的原核生物多样性及主要功能菌群

通过构建16S rRNA基因文库,对豆腐废水UASB反应器中颗粒污泥的原核生物多样性进行了分析,并用MPN法对颗粒污泥中的互养产乙酸细菌和产甲烷菌进行了活菌数量测定。结果表明,33%的16S rRNA基因序列属于产甲烷菌,氢和乙酸盐营养型的产甲烷菌在颗粒污泥中数量最多,分别为1.1×10.9个/mL和4.5×10.8个/mL。低GC革兰氏阳性菌和δ-变形菌纲分支的细菌也是颗粒污泥中的主要菌群,它们的16S rRNA序列分别占22%和9%,其中互养产乙酸细菌在颗粒污泥中的数量可达4.5×10.7个/ml。绿色非硫细菌是另一类丰度很高的细菌,其16S rRNA序列占文库的12%。对各类微生物在颗粒污泥中可能的作用进行了讨论。通过研究不仅了解了特定环境中的微生物组成,还为从中分离特异类群的微生物提供了指导。     

原核微生物的多样性

微生物是一群以分解代谢为主的重要生物类群,其生物学多样性十分丰富。但由于它们的微观性,尤其原核微生物简单的单细胞结构、以无性方式进行快速地繁殖而造成的无准确的基线难以对其进行种群数目和数量的统计,因而对微生物的多样性研究远没有宏观生物那样深入和受到重视。本文根据原核微生物的特性,从其物种、所代表的进化分支、生理代谢类群及遗传背景几个方面简述了它们的多样性及重要意义,意在引起科学界和全社会对这类生物资源的认识和保护的重视。     

FtsZ蛋白同源性分析在乳酸菌系统学研究中的应用

FtsZ是一种广泛存在于细菌和古菌中的结构保守的蛋白质,在细胞分裂的过程中起关键的作用。通过PCR扩增FtsZ基因的一段800bp的核苷酸,构建了干酪乳杆菌-片球菌及相关乳酸菌的FtsZ蛋白系统发育树。将此系统树和16SrDNA系统树比较发现二者的拓扑结构非常相似。在两个基因系统树中,片球菌与乳杆菌的种均显示了较近的亲缘关系,而与其它球状的乳酸菌,如链球菌和肠球菌的亲缘关系较远。研究还表明FtsZ蛋白序列的分辨率高于16SrDNA,更适用于乳酸菌种间的系统分类研究。