紫色非硫细菌光合基因表达调控研究进展

紫色非硫细菌光合基因表达调控研究进展吴大庆,钱新民（山东大学微生物所,济南２５０１００）紫色非硫细菌ｐｕｒｐｌｅｎｏｎｓｕｌｆｕｒｂａｃｔｅｒｉａ,以下简称ＰＮＳ菌,即红螺菌科（Ｒｈｏｄｏｓｐ－ｉｒｉｌｌａｃｅａｅ）,属于光合细菌的α和β亚门,具有较...     

紫色非硫细菌的砷代谢机制

[目的]系统阐述紫色非硫细菌(PNSB)砷代谢机制和砷代谢基因簇的进化关系.[方法]通过生物信息学方法分析了PNSB砷代谢基因簇的分布、组成、排布方式.采用UV-Vis和HPLC-ICP-MS方法,研究了3个PNSB种类对砷的抗性、砷形态及价态的转化、砷在细胞中的积累和分布以及磷酸盐对As细胞毒性的影响.[结果]砷基因簇分析表明:已公布全基因组序列的17个PNSB菌株基因组中均含有以ars operon为核心的砷代谢基因簇,由1-4个操纵子组成,主要含有与细胞质砷还原和砷甲基化代谢相关的基因,但基因的组成和排列方式因种和菌株而异,尤其是arsM和两类进化来源不同的arsC.实验结果表明:光照厌氧条件下,3个PNSB种类对As(V)和As(Ⅲ)均具有抗性,As(V)和As(Ⅲ)均能进入细胞 ;在胞内As(V)能够还原为As(Ⅲ)并被排出胞外,但不能将As(Ⅲ)氧化为As(V),也未检测到甲基砷化物 ;磷酸盐浓度升高,能够抑制As(V)进入细胞,降低As(V)对细胞的毒性,而不能抑制As(Ⅲ)进入细胞.[结论]PNSB砷代谢机制主体为细胞质As(V)还原,也还有砷甲基化途径.通过对砷代谢基因簇结构多样性特点和进化方式分析,提出了与Rosen不同的ars operon进化途径.这对深入开展PNSB砷代谢和基因之间的相互作用研究奠定基础.     

紫色非硫细菌固体石蜡双层平板培养法

紫色非硫细菌是一类不产氧光合细菌,具有重要的生态学意义和应用价值。建立固体石蜡双层平板法,与传统的培养法相比较,发现该方法可以更方便、更快捷地计数和分离紫色非硫细菌。结合分子生物学技术,将该方法应用于水稻土紫色非硫细菌的研究,发现以甲酸为碳源的固体石蜡双层平板法可以很好地对环境中可培养的紫色非硫细菌多样性进行研究。该方法的建立将更有助于紫色非硫细菌的研究。     

一株紫色非硫光合细菌净化养殖水体初步研究

选取从杭州养鱼塘水样中分离得到的1株紫色非硫光合细菌菌株HZ-1,利用它的纯培养物处理养殖水体,测定COD去除率和亚硝态氮降解率。结果表明,菌株HZ-1可以有效地分解水体中的污染物,去除水体中的COD,对养鱼塘水去除率达到20.99%;对养虾池水去除率达到了36.09%;菌株HZ-1可以有效地降低水体的亚硝态氮,对养鱼塘水亚硝态氮的降解率为41.18%,具有较好净化效果。     

阳宗海中紫色非硫光合细菌的生态研究

为得到高原深水湖泊中的微生物生态分布信息,运用统计学软件,在2002年对阳宗海中的紫色非硫光合细菌的数量进行了数学分析。影响湖泊中PNSB数量分布的主要因素是水平位点、深度和采水期,溶氧、温度、透明度、COD和叶绿素a含量等环境因子对PNSB数量也有影响。各环境因子如叶绿素a含量和透明度之间也有相关性,对其进行了分析并计算出环境因子之间关系的一元回归方程。     

净化养殖水体紫色非硫光合细菌的筛选与鉴定

本研究从杭州养鱼塘水样及底泥样品中富集分离得到三株紫色非硫光合细菌,分别命名为HZ-3,HZ-4,HZ-5。 通过比较这三株菌对鱼、虾养殖水体的净化效果,筛选出菌株HZ-5 净化能力较强 ,经过5天的处理,该菌株使养鱼塘水样的COD 降低24.87%;使养虾池塘水样的COD 降低 36.99%;使养鱼塘水样的亚硝态氮的降解率达到97.79%。对菌株HZ-5进行了形态学观察、生理生化鉴定、活细胞吸收光谱以及16S rDNA序列分析。16S rDNA序列分析结果表明该菌株与沼泽红假单胞菌的16S rDNA序列有高达99％的同源性,结合形态特征和生理生化特性以及活细胞吸收光谱特征等,将其鉴定为沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）。     

内蒙古碱湖中紫色非硫光合细菌的分离和鉴定

从内蒙古碱湖水样中分离得到一株紫色非硫光合细菌,命名为JH1-6.对该菌株进行了形态学观察、生理生化鉴定、活细胞吸收光谱以及16S rDNA序列分析.16S rDNA序列分析结果表明该菌株与沼泽红假单胞菌的16S rDNA序列同源性高达99%,结合形态特征和生理生化特性以及活细胞吸收光谱特征等,确定菌株JH1- 6在分类地位上属于沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris).     

紫色非硫细菌Rhodocista属一新分离株的鉴定及其系统学研究

从污水处理厂分离到一株紫色非硫细菌３－ｐ,该菌株具避光性,能形成孢囊,具片层状光合内膜,在波长７９８ｎｍ处的吸收峰很低,需硫胺素和维生素Ｂ１２作生长因子。该菌株可以琥珀酸为碳源,最佳生长温度为３４℃～４１℃,体内未发现Ｒ体结构,醌类的主要成分是Ｑ－９。对菌株３－ｐ的１６Ｓ ｒＲＮＡ基因的分子系统学分析结果表明,菌株３－ｐ与世纪红蒌菌（Ｒｈｏｄｏｃｉｓｔａ ｃｅｎｔｅｎａｒｉａ）关系最近,相似性为９     

阳宗海和滇池中紫色非硫细菌数量和种群结构的比较

在2002年平水期对高原湖泊阳宗海和滇池中的紫色非硫细菌(PNSB)数量和种群结构进行了比较研究。对两湖中的各因子进行t检验,发现各因子和PNSB数量都有极显著差异,富营养化湖泊滇池中的PNSB数量远远多于贫营养化湖泊阳宗海;两湖中PNSB的优势种是红假单胞菌属,也有少数的红螺菌属。两湖种群结构的区别是滇池有红微菌,而阳宗海有大量红细菌。     

紫色非硫细菌Rhodocista属一新分离株的鉴定及其系统学研究

从污水处理厂分离到一株紫色非硫细菌３ｐ ,该菌株具避光性,能形成孢囊,具片层状光合内膜,在波长７９８ ｎｍ 处的吸收峰很低,需硫胺素和维生素Ｂ１２ 作生长因子。该菌株可以琥珀酸为碳源,最佳生长温度为３４ ℃～４１ ℃,体内未发现Ｒ 体结构,醌类的主要成分是Ｑ９ 。对菌株３ｐ 的１６ＳｒＲＮＡ 基因的分子系统学分析结果表明,菌株３ｐ 与世纪红篓菌（ Ｒｈｏｄｏｃｉｓｔａ ｃｅｎｔｅｎａｒｉａ） 关系最近,相似性为９５ ％ ,二者可归为同一属;与Ｒｃ．Ｃｅｎｔｅｎａｒｉａ 的杂交结果表明,二者的ＤＮＡ 相关性为５６ ％ ,故可把３ｐ 定为一个新种：北京红篓菌（ Ｒｈｏｄｏｃｉｓｔａｐｅｋｉｎｅｎｓｅ ｓｐ ．Ｎｏｖ） ．     

快速制备酵母质粒和基因组DNA PCR模板

发展了一个利用煮沸法快速制备酵母质粒和基因组DNA PCR模板的程序,成功地从低拷贝的ARSCEN酵母质粒和酵母基因组扩增到了相应基因。     

离子交换树脂法与酚仿法对质粒DNA提取效果的比较

通过两种不同方法对质粒ＤＮＡ提取效果的比较,证实了阴离子交换树脂法能够获得高纯度的质粒ＤＮＡ,满足分子生物学的试验要求,操作简便、快速,不污染实验室的环境,是一种较理想的制备高纯度质粒ＤＮＡ的提取方法。     

蜘蛛杀虫肽基因的合成及其在植物中表达质粒的构建

近年来用生物制剂防治害虫,虽然可以避免环境污染,但效果往往不稳定,而用基因工程方法,将抗虫基因导入植物的基因组中,让植物自身产生抗虫物质,将是一种理想的途径［１,２］。抗虫的植物基因工程主要是利用苏云金杆菌的内毒素蛋白,转化此基因的烟草和番茄显示了对虫的抗性［３—６］。澳大利亚Ｄｅａｋｉｎ大学从一种蜘蛛毒液中分离纯化到一种只有３７个氨基酸的小肽,体外实验发现其能杀死多种对农业生产有害的昆虫,但对哺乳动物没有毒害作用［７］。我们根据此肽的氨基酸序列,采用植物偏爱的密码子,人工合成并克隆了此肽的基因…     

铜绿假单胞菌PA16株粘附性、菌毛与质粒关系的研究

为探讨PA的质粒与粘附性及质粒与菌毛的关系,围绕PA16株的耐药性与质粒的关系、质粒与菌毛及粘附性的关系作了一系列的研究,结果表明PA16对所测的7种抗生素全部耐药,其MIC＞400 mg/L;PA16仅含有一种27.3 kb(18 Mu)的质粒.转化后此质粒也使JM109获得了对四环素的耐药性.消除此质粒后,PA16对四环素的耐药性消失.粘附试验证明PA16质粒消除株对尿道上皮细胞的粘附能力较野生株显著性减小(P＜0.05),同时,透射电镜照片显示PA16野生株表面有致密、纤细刚直的菌毛,而PA16质粒消除株表面几乎无菌毛可见.     

PHYLOGENETIC ESTIMATION OF PLASMID EXCHANGE IN BACTERIA

The existence of differential horizontal gene transfer may be assessed by comparing the phylogenetic trees derived from two different genes. We use this concept to estimate quantitatively the amount of plasmid exchange that has occurred in a bacterial population. By means of computer simulations we studied the effect of gene transfer on the topological distortion between two phylogenetic trees: one obtained from an euchromosomal gene and another from a plasmid-borne sequence, which may be subjected to horizontal transfer. The basic assumptions of our simulations were (a) that plasmid exchange had occurred recently (after the last population split); and (b) that either the amount of chromosomal horizontal exchange was negligible or that it was only a fraction of the amount of plasmid exchange in which case we will be estimating relative amounts of plasmid transfer. We found that the topological difference between two such trees is a function of the number of plasmid exchange events that have occurred. It can be explained by a logistic model that relates the average distortion index between two trees (d_T) to the number of transfer events (x). The behavior remains the same under different conditions that were tested (symmetry of the topology, number of taxa in the tree, effect of reconstruction errors, mutation after plasmid transfer). We have also tried our method on empirical data from the literature and estimated the amount of gene transfer that may have occurred among Sym plasmids in agricultural field populations of Rhizobium leguminosarum biovar phaseoli. We found that between 15.77 to 29.98% of all genetic types in these populations have been either the source or the target of a plasmid transfer event. When the comparisons were made among trees derived exclusively from plasmid probes this value dropped to 2.00%. Phylogenetic trees derived from symbiotic and nonsymbiotic sequences were also used to infer the number of gene transfer events among 11 isolates from R. galegae. The estimated number of transfer events of symbiotic sequences was 10.515 (although we do not know out of how many genetic types). We concluded that intraspecific transfer of symbiotic sequences is widespread in these two species of the genus Rhizobium.     

5种大肠埃希氏菌Col质粒接合传递实验研究

以5种61株Col~ 大肠埃希氏菌为供体,与受体E.Coli K_(12)进行接合实验,结果有16株供体菌的Col质粒传递给K_(12),占25.4％。其中NPEC、ETEC、EPEC、EIEC、EAEC的传递比率分别是8/22、 4/21、2/15、1/2、1/1。按传递方式分类,52株耐药供体菌有10株的Col质粒和耐药标记(或R质粒)发生共同传递,占19.2％,伴发Col质粒传递的耐药标记有8种,其中TC、SM、COS、KM的并发传递率较高(16—20％)。不同耐药标记菌株的Col质粒传递率范围在0—66.7％。在8株敏感菌和1株耐药菌中有6株Col质粒发生单独传递,占66.7％。实验发现4个配对组的Col质粒和R(r)质粒发生分离而独自传递。本文分析了Col质粒传递方式和耐药性的关系,同时讨论了接合传递的不同方法。为阐明和研究R~ Col~ 肠道菌的演变及其对正常菌群生态平衡的影响提供遗传学依据。     

大肠埃希菌耐药性监测及耐药质粒的研究

为了解医院内感染大肠埃希菌的耐药情况,探讨其耐药发生、流行及传播机制,对从临床分离的32株大肠埃希菌进行了药敏试验、质粒图谱分析以及质粒接合、转化试验,结果表明大肠埃希菌对氨苄青霉素的耐药率＞88%,对庆大霉素的耐药率＞75%,其中28株大肠埃希菌检出质粒,均含有一条分子量为5.66 Mu的质粒带,是医院内感染大肠埃希菌的流行质粒.质粒的接合、转化试验证实了质粒具有横向传播的特点,是细菌产生耐药的主要原因.     

质粒在大肠杆菌和沼泽红细菌之间的接合转移

人们以光合细菌中的紫色非硫光合细菌如球形红细菌和荚膜红细菌等为模型,在阐明光合作用机制等方面取得了很多成果,但对于紫色非硫光合细菌中的沼泽红细菌报道较少。直到1988年Harwood等人发现沼泽红细菌可以利用多种芳香族化合物如木质素单体、苯甲酸和4—羟基苯甲酸等作为唯一碳源进行光照厌氧生长或好氧生长,使沼泽红细菌成为研究该类化合物降解机制的一个良好模型。近年来,沼泽红细菌降解苯甲酸的途径已基本搞清。目前,研究集中于两个方向,一是有关酶类的提纯及性质研究,二是有关基因的克隆。     

我国葡萄根癌农杆菌Ti质粒的特征

以窄宿主葡萄农杆菌Ag162Ti质粒的T-DNA区tmr、tmsl和ocs基因座位以及T_A-DNA和T_B-DNA片段为探针,对12株我国分离的不同生物型、质粒类型和寄主范围的葡萄根癌农杆菌的引质粒转移DNA(T-DNA)进行Southern杂交分析。在9株生物3型octoplne Ti质粒菌株中,与上述探针均同源。其中窄宿主葡萄根癌农杆菌菌株杂交片段彼此较一致。广宿主葡萄根癌农杆菌菌株的杂交片段彼此差异较大。1株无致瘤能力的生物1型菌株与5个探针均不杂交。1株生物3型nopaline Ti质粒菌株及1株诱导冠瘿瘤中只合成精氨酸的菌株,杂交带的变化也大。由此可见葡萄农杆菌在生物进化过程中其转移DNA呈多态性,成为农杆菌中特殊类群。本分析对葡萄根癌农杆菌致病菌株的鉴定亦有帮助。     

马齿苋、金银花提取液对绿脓杆菌PA11株R质粒体内消除作用的比较

制备肠道去污染小鼠动物模型 ,经口感染绿脓杆菌 PA11,同时口饲马齿苋提取液或金银花提取液 2 m g/只 ,2 4h、48h后给予同样药物计量。分离单个菌落 ,影印培养 ,计数消除子。结果显示 :两种药作用2 4h均未获得消除子 ,作用 48h和 72 h R质粒平均消除率马齿苋为 2 .15 %、金银花为 12 .2 5 %。消除子均表现为多重耐药性丢失