微生物降解芘过程中的关键细菌

【目的】探究在渤海沉积物中参与降解芘的关键细菌及他们之间潜在的相互关系。【方法】构建以芘为唯一碳源的微宇宙培养体系驯化来自渤海的表层沉积物,借助Illumina Hiseq 2500获取驯化过程中的细菌群落组成,基于CCLasso算法及相对丰度数据预测细菌之间的相互作用关系以构建微生物生态网络。【结果】30 d后芘的降解率为(67.07±2.37)%,细菌群落结构也发生了明显改变:Alphaproteobacteria、Flavobacteriia、Planctomycetia等的相对丰度明显增加,而Deltaproteobacteria、Anaerolineae及Spirochaetes等则明显减少。本研究获得一个由29个点143条边构成的微生物生态网络。分类已知的属中,Erythrobacter及Planctomyces等拥有较高的点度中心度。较强的互作关系发生在Erythrobacter与Flavobacteriaceae、Alphaproteobacteria中的未知属之间。【结论】在芘的微生物降解过程中,关键细菌之间存在紧密互作。Erythrobacter为关键细菌的代表属。     

Burkholderia xenovorans LB400联苯双加氧酶及突变体对DDTs的降解

DDTs（dichlorodiphenyltrichloroethane,1,1,1-三氯-2,2-双氯苯基乙烷）是一种典型的持久性有机污染物,曾在疟疾防治和农业除虫方面被广泛应用。虽然包括我国在内的很多国家已经禁止使用DDTs,但目前对环境中DDTs的检测发现它仍然广泛存在且具有新的输入源。DDTs的持续存在对近海生态系统和人类健康具有一定危害,因此它所造成的环境污染问题仍然值得关注。由于Rieske型芳香羟化双加氧酶能够起始多种持久性污染物的降解,过去的几十年里一直是芳香化合物降解领域的焦点。[目的] 为探讨联苯双加氧酶对DDTs的降解特性及机制,本研究选取了食异生素伯克霍尔德氏菌LB400（Burkholderia xenovorans）联苯双加氧酶及突变体对p,p''-DDT和o,p''-DDT的降解过程进行研究。[方法] 以BphAE_LB400为亲本,通过两步定点突变将283位的丝氨酸突变为蛋氨酸,获得突变体BphAE_S283M。通过比较亲本酶与突变体对DDTs的催化性能,模拟突变蛋白结构和分子对接等方法,探究其降解特性及机制。[结果] BphAE_LB400和突变体BphAE_S283M都无法降解对位的p,p''-DDT,但突变体BphAE_S283M可以代谢o,p''-DDT并产生2个立体异构体。对接p,p''-DDT的BphAE_LB400和BphAE_S283M的结构分析表明,BphAE_LB400和BphAE_S283M中p,p''-DDT的反应环均不与原晶体结构中的联苯反应环重合。而对接o,p''-DDT的BphAE_S283M的结构分析表明o,p''-DDT的反应环与晶体结构中的联苯反应环距离很近,且2、3位的碳原子与单核铁原子催化中心的距离在0.5 nm以内,此外,BphAE_S283M的催化腔表面积和体积比BphAE_LB400更大,这很可能有助于BphAE_S283M与o,p''-DDT的结合。[结论] 283位氨基酸是影响BphAE_LB400对DDTs的催化代谢能力的关键氨基酸残基,它可以通过调节反应碳原子与催化中心的距离以及催化腔的大小来影响底物特异性。本次研究进一步阐明了283位氨基酸残基的影响机理,为更有效修复DDTs污染提供理论依据和技术支持。     

海藻多糖降解酶的性质和作用机理

海藻主要由蓝藻、绿藻、红藻和褐藻四大类组成。世界海洋中估计生长有 80 0 0多种海藻。海藻的生产与它的利用价值有密切关系 ,就褐藻、红藻和绿藻这三大门类来说 ,褐藻和红藻以其种类多、产量丰富和含有用途广泛的褐藻胶、琼胶和卡拉胶等 ,由自然生产逐步为人工养殖所代替。全世界每年约生产5万吨海藻胶 (其中 ,褐藻胶 2 5万吨 ,卡拉胶 1 45万吨、琼胶 0 7万吨 )创值近 4亿美元。这些海藻胶是海藻细胞壁内的主要填充物质 ,约占细胞干重的 2 0 %～ 3 0 % [1] 。近年来 ,各国的科学家大力开展从海洋开发新药物的研究计划。因此 ,对海藻、…     

多氯联苯降解菌Burkholderia xenovorans LB400研究进展

Burkholderia xenovorans LB400是一株多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)降解菌,可以氧化含有1?6个氯取代基的多氯联苯。近年来,由于其广泛的底物谱和优异的降解性能,菌株LB400已成为研究原核生物降解多氯联苯的生物化学和分子生物学方面的模式生物。目前关于PCBs的微生物降解研究已不再局限于对微生物资源的挖掘,而是更多地聚焦在LB400等降解菌的PCBs降解基因、降解酶的酶学特性以及酶的人工分子进化等方面。同时,LB400作为早期发现的降解菌,其对多氯联苯的降解途径、底物范围及相关机制也被广泛探讨;但是对于PCBs降解相关基因的调控研究较少。因此,本文以Burkholderia xenovorans LB400对多氯联苯降解为核心,通过综述其代谢途径、代谢相关基因和酶系以及降解应用等方面的研究进展,以期为深入探讨Burkholderia xenovorans LB400的应用以及进一步在遗传、分子和生化水平研究其他多氯联苯降解菌株提供借鉴。     

渤海湾湾口表层沉积物中的核心细菌群落结构及其对环境因子的响应

【背景】近年来渤海湾环境恶化加重,影响了近海生态系统的可持续发展。微生物对环境的高度灵敏性使其能够迅速对环境的变更做出反应,在海洋能量流动与物质循环过程中发挥了无可替代的作用。【目的】为探讨渤海湾湾口沉积物中细菌群落分布特征及其对环境因子的响应,选取渤海湾湾口21个站位的表层沉积物样品进行探究。【方法】利用高通量测序技术(IlluminaHiSeq2500)对细菌16SrRNA基因V3-V4高变区进行测序,并结合相关环境因子分析沉积物中细菌群落组成和空间分布特征,试图探究起驱动作用的主要环境因子。【结果】研究区域广泛存在的细菌类群包括:变形菌门(Proteobacteria)占56.8%,酸杆菌门(Acidobacteria)占8.9%,绿弯菌门(Chloroflexi)占8.1%,拟杆菌门(Bacteroidetes)占6.2%,其中γ-变形菌纲(Gamma-proteobacteria)和δ-变形菌纲(Delta-proteobacteria)为变形菌门中的优势类群。陆源有机物的输入使入海口及近岸处总有机碳(Total organic carbon,TOC)、总有机氮(Total organic nitrogen,TON)含量偏高,并向周围呈辐射状降低,低值位于渤海湾中部深水区域。通过冗余性分析(Redundancy analysis,RDA)发现在研究区域中环境因素对物种组成和群落结构具有显著影响,其中粒径(4μm)和有机氮的影响较大(P0.05)。【结论】渤海湾微生物物种丰富,与环境因素关系显著,人为因素对微生物多样性和群落结构组成具有重要的影响作用。     

威海天鹅湖大叶藻(Zostera marina)与日本鳗草(Zostera japonica)根际微生物群落结构及其驱动机制

[目的] 本文以威海天鹅湖大叶藻和日本鳗草根际沉积物为主要研究对象,探究不同生长时期的海草根际微生物群落结构多样性,并分析导致微生物群落结构差异的内在因素。[方法] 选取威海天鹅湖大叶藻和日本鳗草根际沉积物与非草区表层沉积物,采用高通量测序技术（Illumina MiSeq platform）解析海草不同生长时期下根际与非草区微生物群落特征。[结果] 微生物群落结构差异由海草生长时期以及海草是否定植共同驱动。在海草成熟期,丙酸菌属（Propionigenium）在大叶藻与日本鳗草根际有明显富集,其相对丰度分别为11.58%和14.26%;在海草幼苗期,脱硫球茎菌科（Desulfobulbaceae）在海草根际富集（大叶藻：2.299%,日本鳗草：4.092%）;在海草衰退期时,硫卵菌属（Sulfurovum）的相对丰度在根际较高（大叶藻：5.624%,日本鳗草：3.749%）。此外,海草生长时期对不同样品之间微生物群落结构差异的解释度最大（R²=0.20335,P=0.002）。PICRUSt2功能预测结果表明各功能基因在海草不同生长时期所呈现的趋势一致,但丰度上呈现出幼苗期 > 成熟期 > 衰退期的结果。[结论] 天鹅湖海草床沉积物微生物群落结构在海草不同生长时期呈现不同的多样性特征,具有明显的根际效应且不同种类海草的根际微生物群落无显著差异,不具有物种特异性。     

不动杆菌属(Acinetobacter)细菌降解石油烃的研究进展

不动杆菌属细菌分布广泛,作为重要的石油烃降解者,在乳化和降解石油烃、降低石油烃生物毒性等方面有重要作用。本文概述了不动杆菌属细菌对烷烃、芳香烃等石油烃组分的降解,总结了该属细菌中已发现的烷烃氧化酶和芳香烃氧化酶,综述了该属细菌所分泌的表面活性剂的类型和乳化机理,讨论了固定化对该属细菌降解石油烃的影响,展望了该属细菌降解石油烃的应用前景。基于此,作者认为探索不动杆菌属细菌降解石油烃的详细机理和途径、发现关键酶、寻找遗传工具、构建基因工程菌、发掘环境友好的固定化材料,应是未来的研究重点及热点。     

微生物降解硝基芳烃及其卤代衍生物的研究进展

硝基芳烃化合物作为一种重要的化工原料,广泛应用于医药、染料、农药等化工产品的合成。在给人类社会带来空前的物质繁荣的同时,其造成的环境污染问题也成为人类社会面临的重要挑战之一。微生物在这些环境污染物的降解中起着重要的作用。近几十年,环境微生物工作者对微生物降解硝基芳香污染物的各个步骤,包括趋化感应、分解代谢及生物修复进行了大量的研究工作,获得了丰富的知识。本文综述了硝基芳烃及其卤代衍生物的微生物代谢途径、代谢机理、趋化及修复研究进展,并对本领域的研究进行了展望,有助于全面认知硝基芳烃污染物的微生物降解过程,为污染环境修复提供理论基础。     

微生物果胶酶的研究进展

该文综述了近年来微生物果胶酶的产生菌种及菌种选育的研究,论述了果胶酶的分类、作用机制及酶活测定方法,并对微生物果胶酶的酶学性质、分子生物学研究及应用等方面进行了概述。     

一株高ACE抑制活性乳杆菌的筛选鉴定、培养条件优化及其基因组分析

【背景】乳杆菌是人体肠道益生菌,其发酵乳中可检测到血管紧张素转换酶(Angiotensin converting enzyme,ACE)抑制肽。海洋蕴藏着丰富的微生物种质资源,分布着大量的乳杆菌。【目的】从高通量测序结果中发现渤海沉积物中分布着乳杆菌资源。为了进一步开发具有ACE抑制活性的海洋乳杆菌资源,提高乳杆菌发酵乳的ACE抑制活性,筛选瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)并对其特性进行研究。【方法】采用高通量测序技术从渤海沉积物中检测乳杆菌,并对其进行富集分离,对筛选出的乳杆菌进行16S rRNA基因鉴定和全基因组测序分析,测定该菌发酵乳的ACE抑制活性,并采用正交实验优化发酵条件。【结果】渤海沉积物中含有乳杆菌并成功筛选出一株瑞士乳杆菌GY-3,其发酵乳具有较高的ACE抑制活性。该菌在发酵温度37°C,接种量3%,且在脱脂乳培养基中添加1.0%葡萄糖,0.6%大豆蛋白胨,1.0%酵母浸粉,0.04%MnSO_4·4H_2O时,抑制活性最高,可达79.52%。通过对该菌基因组进行测序研究,发现其产ACE抑制肽涉及蛋白酶系统、多肽转运系统和肽酶系统。【结论】为扩大海洋源产ACE抑制肽的乳杆菌种质资源、开发高产ACE抑制活性的发酵菌株奠定了基础,进一步研究了如何提高乳杆菌产ACE抑制肽的水平,并对其基因组进行了研究,为今后生物学特性和ACE抑制活性机理的研究奠定了基础,并对降血压相关产品的开发具有重要意义。