喜温嗜酸硫杆菌SM-1的ROS防护机制

【目的】从基因组水平探讨生物冶金微生物——喜温嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)的活性氧类物质(Reactive oxygen species,ROS)防护机制。【方法】采用罗氏454 GS FLX测序平台对喜温嗜酸硫杆菌SM-1进行全基因组测序,利用NCBI非冗余蛋白数据库、Uniport蛋白数据库对全基因组序列进行功能注释,并采用基因组百科全书数据库(KEGG)进行基因组代谢途径重构,通过比较基因组学方法分析SM-1基因组中参与ROS防护相关的基因及可能的分子机制。【结果】SM-1细胞内的酶促抗氧化系统可用于清除细胞内产生的ROS物质,而非酶促抗氧化系统可用于维持细胞内的还原性内环境;细胞内的DNA损伤修复系统可用于修复DNA的氧化损伤从而保持个体遗传物质的稳定性。此外,SM-1基因组中大量的转座元件可能会增加基因组的可塑性以适应极端冶金环境。【结论】SM-1基因组序列的获得为从整体水平揭示喜温嗜酸硫杆菌适应生物冶金环境ROS氧化损伤的防护机制提供了帮助,对于SM-1的ROS防护机制的认知也为进一步通过遗传改造、提升其在高浓度重金属离子冶金环境中的抗性、提高冶金效率提供了理论指导。     

炔草酯降解菌Sphingopyxis sp. WP68的分离鉴定与降解特性

【背景】炔草酯可以高效防除麦田恶性杂草,但炔草酯的生产和使用也对环境造成了破坏,对动物和人类健康造成了威胁。【目的】分离筛选炔草酯高效降解菌株,研究其降解特性,为炔草酯污染生物修复提供优良菌种资源。【方法】采集农药厂活性污泥样品,通过富集培养和含有炔草酯的LB培养基进行炔草酯降解菌株的分离,通过形态和生理生化特性以及16S rRNA基因序列分析确定其分类学地位,通过单因素试验从温度、pH、接种量和底物浓度等方面考察菌株对炔草酯的降解特性,并利用UPLC-MS分析降解产物。【结果】筛选出一株炔草酯高效降解菌株WP68,经鉴定为鞘氨醇盒菌(Sphingopyxis sp.),该菌株在37°C和pH值为8.0时,10 h内可将200 mg/L的炔草酯降解98.26%。利用UPLC-MS鉴定菌株WP68降解炔草酯的产物为炔草酸。确定了该菌株降解炔草酯的最适温度、pH值、接种量、底物浓度分别是37°C、8.0、5%、200mg/L。菌株WP68还能降解氰氟草酯和精喹禾灵。【结论】Sphingopyxis sp. WP68对炔草酯有较强的降解能力和较高耐受性,在炔草酯污染土壤修复中具有潜在的应用前景。     

好客嗜酸两面菌W1寡营养酸性热泉环境的适应机制

【目的】从基因组水平揭示好客嗜酸两面菌(Acidianus hospitalis)W1对寡营养酸性热泉环境的适应机制。【方法】使用NCBI非冗余蛋白数据库、Uniport蛋白数据库以及Sulfolobus数据库对好客嗜酸两面菌W1基因组序列进行功能注释,使用KEGG数据库对基因组进行In slico代谢途径重构,在此基础之上,采用比较基因组学方法对代谢途径进行鉴定和完善。【结果】好客嗜酸两面菌W1具备多样化的代谢方式以适应寡营养酸性热泉环境。W1菌株通过3-羟基丙酸/4-羟基丁酸和乙二酸-4-羟基丁酸循环进行CO2固定、通过氧化还原型无机硫化物(Reduced inorganic sulfur compounds,RISCs)获取能量营自养型生长。但W1菌株与模式菌株Acidianus ambivalens的硫代谢方式不同,W1基因组中缺少编码亚硫酸-受体氧化还原酶(SAOR)、腺苷硫酸(APS)还原酶、硫酸腺苷酰转移酶(SAT)和腺苷硫酸:磷酸腺苷转移酶(APAT)的基因。此外,W1菌株可以通过非磷酸化的分支的ED途径和TCA循环进行葡萄糖代谢,糖类和氨基酸转运蛋白以及相应水解酶的存在表明W1能够利用部分有机物营兼性自养型生长。与A.ambivalens不同,W1菌株不能利用H2作为电子供体。【结论】多样化的代谢方式为好客嗜酸两面菌W1更好地适应寡营养酸性热泉环境提供了重要保障,对于W1菌株特有代谢方式的揭示也丰富了对于嗜酸两面菌(Acidianus)属物种代谢多样性的认知。     

微生物完整基因组测定中的Gap closure策略

微生物基因组空缺区域(Gap)中可能存在重要的生物学信息,如果无法补齐所有Gap,不仅不能获得完整的基因组图谱,还会给后续的基因组信息解读造成很大困难。而基因组空缺区域填充(Gap closure)是获得微生物基因组完成图的关键,本文结合作者以及借鉴上海人类基因组研究中心在微生物基因组Gap closure中的经验,针对微生物基因组Gap closure常用的6种策略:参考序列比对、多引物PCR、基因组步移、基因组文库克隆末端测序、末端配对(Paired-End)以及基因组光学图谱技术进行综述。     

一株铅黄肠球菌噬菌体的生物学特性和全基因组分析

【目的】铅黄肠球菌是医源感染的机会致病菌,可引起危及生命的败血症、脑膜炎等,但针对其噬菌体的研究尚属空白。噬菌体作为细菌病毒,具有宿主特异性。本研究首次分离到可培养的铅黄肠球菌烈性噬菌体,对其基因组序列的分析和其他特征研究为进一步探讨噬菌体与宿主的作用机制及治疗应用提供参考。【方法】噬菌体Ecf_virus_SZ01以健康人粪便中分离的铅黄肠球菌(DO55)作为宿主菌,分离自深圳市南山区未经处理的生活污水样本,利用透射电镜观察噬菌体形态并对其生物学特征和基因组特点进行研究。【结果】透射电镜显示,噬菌体Ecf_virus_SZ01头部直径约为106 nm,尾部直径约为150 nm,尾长且无伸缩性尾鞘,属长尾噬菌体科;该噬菌体的最佳感染复数为0.01;一步生长曲线显示,潜伏期约为30 min,每个受感染细胞产生子代的平均数量为50 PFU/cell;抑菌曲线显示MOI=0.01时对宿主菌具有很好的抑制效果;宿主特异性强,不能实现跨属侵染;测序结果显示其基因组为dsDNA,长度为59 409 bp,GC含量为43.2%;该噬菌体共有102个开放阅读框,BLASTn比对显示该噬菌体与NCBI数据库中其他噬菌体相似性极低。【结论】首次分离到宿主为铅黄肠球菌的噬菌体,具有潜伏期短、裂解能力强、宿主专一的特征,基因组与数据库中现有噬菌体相比十分新颖,并对其生物学特性和基因组进行了分析。     

黄孢原毛平革菌对黄瓜连作土壤酚酸物质的降解

研究了黄孢原毛平革菌对黄瓜连作土壤中对羟基苯甲酸、香草酸及阿魏酸的降解及连作障碍修复作用.结果表明,在摇瓶条件下,黄孢原毛平革菌在8 d内,对3种酚酸的降解率都达99％以上. 在连续种植7年黄瓜的大棚土壤中,施入黄孢原毛平革菌菌剂后,土壤中3种酚酸的含量都有所降低,降解率为54.46%. 与对照相比,修复土壤真菌数量变化无明显规律. 修复处理后黄瓜株高、茎粗、鲜质量及干质量无明显变化,黄瓜根部病害明显减轻,枯萎病及根结线虫病相对病情指数分别降低10.2%和14.6%.表明施入黄孢原毛平革菌剂对黄瓜连作障碍的解除具有一定的效果.     

黄孢原毛平革茵对黄瓜连作土壤酚酸物质的降解

研究了黄孢原毛平革菌对黄瓜连作土壤中对羟基苯甲酸、香草酸及阿魏酸的降解及连作障碍修复作用.结果表明,在摇瓶条件下,黄孢原毛平革菌在8 d内.对3种酚酸的降解率都达99%以上.在连续种植7年黄瓜的大棚土壤中,施入黄孢原毛平革菌菌剂后,土壤中3种酚酸的含量都有所降低,降解率为54.46%.与对照相比,修复土壤真菌数量变化无明显规律.修复处理后黄瓜株高、茎粗、鲜质量及干质量无明显变化,黄瓜根部病害明显减轻,枯萎病及根结线虫病相对病情指数分别降低10.2%和14.6%.表明施入黄孢原毛平革茵剂对黄瓜连作障碍的解除具有一定的效果.