马利亚霉菌Mariannaea sp. HJ合成TeNPs及其抗菌和抗氧化性能

【背景】近年来,纳米碲(tellurium nanoparticles,TeNPs)在光电、能源和医学等领域的应用增加。微生物合成TeNPs具有绿色低毒和条件温和等优势,受到了广泛关注,然而目前关于真菌合成TeNPs的研究较少。【目的】探究真菌Mariannaea sp. HJ合成TeNPs的能力及其抗菌、抗氧化性能。【方法】利用真菌Mariannaea sp. HJ合成TeNPs并对其合成条件进行优化,采用扫描电子显微镜、Zeta电位分析及X射线衍射仪对TeNPs进行表征。此外,通过抗菌和抗氧化实验探究TeNPs的应用。【结果】菌株HJ在菌体湿重为1.5 g及TeO32-浓度为5 mmol/L的条件下还原率最高,合成的TeNPs主要为球形;X射线衍射仪表明TeNPs的结构为六方晶系;FTIR表明羟基、羧基和氨基等官能团可能参与了TeNPs的合成。抗菌实验表明,TeNPs对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)具有良好的抗菌性;抗氧化实验表明,TeNPs对DPPH自由基具有抑制作用,当TeNPs浓度为500mg/L时抑制率可达80%。【结论】本实验提供了一种TeN...     

Sphingopyxis sp. YF1吸附镉的特性及其机制

【背景】水中的重金属污染是一个严峻的环境问题,严重危害人体健康,利用微生物吸附剂修复重金属污染的水体是一种高效环保的方法。Sphingopyxis能够去除重金属,但是其去除水体中镉的研究很少,且其吸附镉的机理尚不清楚。【目的】以从水体中分离的Sphingopyxis sp. YF1为对象,探究该菌对镉的吸附特性和机制。【方法】分析在不同pH、接触时间及重金属初始浓度条件下YF1活菌和死菌对Cd²⁺的吸附效果,对其进行动力学模型和等温模型拟合,通过扫描电镜和能谱(scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy, SEM-EDS)观察镉在活菌和死菌细胞表面的富集,并通过傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)分析确定YF1菌中参与吸附Cd²⁺的官能团,阐明YF1对镉的吸附机理。【结果】当pH值为3.0-5.0时,随着pH值的升高,活菌与死菌的镉吸附量都随着增加,pH值为5.0-7.0时,活菌与死菌的镉吸附量均无较大变化,吸附主要发生在前10 min,之后吸附速率逐渐降低,活菌和死菌吸附Cd²⁺的过程更符合准二级动力学模型,表明菌体对镉主要是以化学吸附的方式进行;活菌和死菌等温模型拟合都更符合Langmuir模型,说明YF1对Cd²⁺的吸附为均相吸附;活菌和死菌对Cd²⁺的吸附量分别达到36.20 mg/g和62.98 mg/g;吸附后的活菌和死菌的细胞表面均有Cd(II)沉积在菌体表面,活菌和死菌的-OH、C-(O,N)和-NO₂等基团参与了镉的吸附。【结论】Sphingopyxis sp. YF1菌具有较强的Cd²⁺去除能力,该菌株在去除水体Cd²⁺方面具有良好的应用前景。     

砷氧化菌株的筛选及Bosea sp.AS-1基因组分析

[目的] 对湖南省锡矿山地区的砷氧化菌株的种属进行初步鉴定,并对砷锑氧化菌株Bosea sp.AS-1（简称AS-1）进行全基因组测序和生物信息学分析。[方法] 分离砷氧化菌株,并利用16S rRNA基因测序进行菌种鉴定。在此基础上,对能够高效氧化砷的菌株AS-1进行全基因组测序,对测序数据进行基因组装和功能注释、COG、GO及KEGG聚类分析,以及次级代谢产物合成基因簇与代谢途径预测等。[结果] 湖南省锡矿山的砷氧化菌株主要分布在α-、β-、γ-变形菌纲以及厚壁菌门。菌株AS-1基因组的测序结果显示AS-1基因组包含一条大小为5.536 Mb环状染色体和两个大小分别为189.9 kb和112.1 kb的质粒。对AS-1基因组进一步分析发现该菌株的基因组中包含砷锑代谢相关基因,还有鞭毛形成、鞭毛运动及生物膜形成的基因,这些基因的存在可能与AS-1能高效耐受和氧化砷和锑的特性相关。此外,菌株AS-1中还存在部分碳固定基因和硫氧化基因,这暗示着AS-1能够进行自养生长并氧化环境中的硫元素。[结论] 菌株AS-1可以在自养条件下生长并且能够氧化Sb（III）为Sb（V）。     

阿特拉津降解菌Arthrobacter sp. AG1降解基因研究

菌株Arthrobacter sp. AG1能以4000 mg/L的阿特拉津（AT）为唯一碳源、氮源和能源生长。通过设计特异引物从AG1中扩增出阿特拉津氯水解酶基因trzN的全序列,该基因与已报道的trzN基因序列相似性为99%。AG1菌株中含有两个大于100kb的质粒,Southern杂交结果显示trzN和atzB基因均位于其中较大的一个质粒pAG1上。将AG1菌株在LB液体培养基中转接三代后,发现34%的细菌细胞丢失了降解活性,但却未发现丢失质粒,PCR扩增结果表明突变子丢失了trzN基因,但atzB和atzC基因未丢失,说明降解活性的缺失是trzN基因片段从质粒上丢失的结果,表明trzN基因在环境中存在水平转移现象,暗示菌株AG1中的阿特拉津降解基因是基因的水平转移重组的结果。     

阿特拉津降解菌Arthrobacter sp. AG1降解基因研究

菌株Arthrobacter sp. AG1能以4000 mg/L的阿特拉津（AT）为唯一碳源、氮源和能源生长。通过设计特异引物从AG1中扩增出阿特拉津氯水解酶基因trzN的全序列,该基因与已报道的trzN基因序列相似性为99%。AG1菌株中含有两个大于100kb的质粒,Southern杂交结果显示trzN和atzB基因均位于其中较大的一个质粒pAG1上。将AG1菌株在LB液体培养基中转接三代后,发现34%的细菌细胞丢失了降解活性,但却未发现丢失质粒,PCR扩增结果表明突变子丢失了trzN基因,但atzB和atzC基因未丢失,说明降解活性的缺失是trzN基因片段从质粒上丢失的结果,表明trzN基因在环境中存在水平转移现象,暗示菌株AG1中的阿特拉津降解基因是基因的水平转移重组的结果。     

Streptomyces sp.NO1W98中杀黑星菌素的分离和生物合成基因簇的鉴定

[目的] 分离Streptomyces sp.NO1W98中的杀黑星菌素并鉴定其生物合成基因簇。[方法] 利用有机溶剂萃取法对Streptomyces sp.NO1W98放大规模发酵产物进行提取;以正向、反向色谱柱层析进行化合物的分离纯化;借助波谱学手段进行单体化合物的结构鉴定;采用Illumina Hiseq技术进行基因组序列测定,对得到的序列进行生物信息学分析、注释并定位杀黑星菌素的生物合成基因簇vtd,利用基于PCR-targeting的遗传操作系统构建vtd内相关基因的阻断突变株,同时利用pSET152AKE进行基因回补,并分析与野生菌株的发酵产物差异。[结果] 从NO1W98发酵产物提取物中初步分离鉴定了2个大环内酯类化合物杀黑星菌素A（1）和B（2）;NO1W98的基因组大小约为11.6 Mb,蕴涵49个次级代谢产物生物合成基因簇,其中scaffold 3上的Region 3.3可能负责杀黑星菌素的生物合成;基因阻断和回补实验初步鉴定了杀黑星菌素的生物合成基因簇,包含6个骨架基因、5个转运基因、2个调控基因以及9个后修饰基因。[结论] 杀黑星菌素的分离、结构鉴定和基因簇的鉴定以及生物合成途径的推导为其遗传改造和工程菌株的构建奠定了分子基础。     

异化铁还原细菌Clostridium sp.LQ25分离及其产氢与铁还原特性

[背景] 一些异化铁还原细菌兼具铁还原和发酵产氢能力,可作为发酵型异化铁还原细菌还原机制研究的对象。[目的] 筛选出一株发酵型异化铁还原细菌。在异化铁还原细菌培养体系中,设置不同电子供体并分析电子供体。[方法] 通过三层平板法从海洋沉积物中筛选纯菌株,基于16S rRNA基因序列进行菌株鉴定。通过测定细菌培养液Fe （II）浓度及发酵产氢量分析菌株异化铁还原和产氢性质。[结果] 菌株LQ25与Clostridium butyricum的16S rRNA基因序列相似性达到100%,结合电镜形态观察,菌株命名为Clostridium sp.LQ25。在氢氧化铁为电子受体培养条件下,菌株生长较对照组（未添加氢氧化铁）显著提高。菌株LQ25能够利用丙酮酸钠、葡萄糖和乳酸钠进行生长。丙酮酸钠为电子供体时,菌株LQ25细胞生长和异化铁还原效率最高,菌体蛋白质含量是（78.88±3.40） mg/L,累积产生Fe （II）浓度为（8.27±0.23） mg/L。以葡萄糖为电子供体时,菌株LQ25发酵产氢量最高,达（475.2±14.4） mL/L,相比对照组（未添加氢氧化铁）产氢量提高87.7%。[结论] 筛选到一株具有异化铁还原和发酵产氢能力的菌株Clostridium sp.LQ25,为探究发酵型异化铁还原细菌胞外电子传递机制提供了新的实验材料。     

金属离子胁迫对Sphingomonas sp. Y2降解壬基酚聚氧乙烯醚特性的影响

壬基酚聚氧乙烯醚（NEPOs）是全球应用量最大的非离子型表面活性剂之一,具有环境雌激素毒性。NPEOs的中间代谢产物种类多、难降解,且毒性远高于其母系化合物。为研究金属离子对功能微生物Sphingomonas sp. Y2降解NPEOs特性的影响,分析了金属离子的最低抑制浓度（MIC）、细菌形态、NPEOs降解效率及代谢产物组成等变化。结果显示,菌株Y2对多种金属离子具有耐受性,在重金属培养基中对Mn²⁺、Zn²⁺具有较高的耐受性,MIC分别为500、90 mg/L;在500 mg/L Mn²⁺胁迫下,菌株Y2对NPEOs降解率为100.00%（3 d）;在90 mg/L Zn²⁺胁迫下,菌株Y2对NPEOs的降解率为20.62%（5 d）;两种离子双重胁迫下NPEOs降解率为15.65%（5 d）;Mn²⁺胁迫下菌株Y2细胞表面结构和形态发生明显变化,且改变了NPEOs代谢产物中组分的含量组成,其中短链NPEOs与短链壬基酚聚氧乙烯酸（NPECs）的比例为0.68,与对照相比,抑制/减缓了短链NPEOs的羧化反应。结果表明,菌株Sphingomonas sp. Y2对多种金属离子具有耐受性,Mn²⁺胁迫对细胞表面超微结构及NPEOs中间代谢产物组分组成产生显著影响。该研究将为表面活性剂类污染物的生物降解及相应代谢产物在环境中的毒性评价提供理论依据。     

核桃壳提取液用于单针藻Monoraphidium sp.QLZ-3培养产油脂

[目的] 研究核桃壳提取液（walnut shell extracts,WSE）对单针藻Monoraphidium sp.QLZ-3生长和油脂积累的影响。[方法] 向BG-11培养基中添加不同量的WSE（培养基中保留有BG-11中全部营养成分）。[结果] 结果显示,当BG-11培养基中的WSE含量为40%时,单针藻的生物量产率及油脂产率达到（534.70±4.07）mg/（L·d）和（296.35±15.36）mg/（L·d）,相比对照组分别提高了的14.82%和33.50%,蛋白质和碳水化合物含量分别有不同程度的上调和下调。与对照组相比,微藻中谷胱甘肽（glutathione,GSH）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）含量与活性均上调。此外,WSE作用下,微藻对多酚的移除达到84.37%,同时上调了核酮糖1,5-二磷酸羧化酶基因（ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,rbcL）和乙酰辅酶A羧化酶（acetyl coenzyme A carboxylase,accD）基因的表达量。[结论] 研究表明,WSE联合BG-11可以提高微藻的生物量产率和油脂产率,降低微藻培养的原料成本,为核桃壳的资源化利用及微藻的工业化生产提供了一定的技术支撑。     

Mariannaea sp. HJ合成纳米金银合金的特性考察

利用微生物合成纳米金银合金(Au-AgNPs)具有操作简便、生态友好等特点,但目前利用真菌合成的相关研究较少。本研究利用真菌Mariannaea sp. HJ胞内提取物合成纳米金银合金,考察了不同的金银离子浓度比例对生物合成纳米金银合金特性的影响。实验表明,金银离子浓度比例对生物纳米金银合金的组成影响较大,随着银离子浓度比例的增加,反应体系颜色会由浅紫色逐渐变为棕色,紫外-可见特征吸收峰发生了明显的蓝移,合成的纳米金银合金中银的比例也会逐渐增加。透射电子显微镜表明纳米金银合金的形貌主要为球形和伪球形,在0.5∶0.5、0.5∶1.5以及0.5∶3.0三种金银离子浓度比例下,纳米颗粒的平均粒径分别为19.24 nm、15.99 nm和19.33 nm。X射线衍射光谱结果显示纳米金银合金的晶胞为面心立方结构。利用傅里叶转换红外线光谱表征推测参与纳米金银合金还原稳定的官能团可能为-OH、-NH_3、-COOH。此外,本研究以4-硝基苯酚为底物探究生物纳米金银合金的催化特性,结果表明纳米金银合金对4-硝基苯酚具有良好的催化活性,其催化反应速率常数为7.85×10–3 s–1。上述结果表明,真菌Mariannaea sp. HJ能够合成分散性较好的纳米金银合金,在催化还原硝基芳烃污染物方面具有潜在的应用价值。     

马利亚霉菌(Mariannaeasp.) HJ合成金属硒化物及机理研究

[背景] 金属硒化物因其优异的光电和催化特性,近年来在半导体、电化学及抗癌等领域成为了研究热点。相较于传统的化学还原法,生物合成金属硒化物具有环境友好、耗能较低等优势。然而,目前有关生物合成金属硒化合物的微生物资源较少且相关合成机理尚不明晰。[目的] 利用马利亚霉菌（Mariannaea sp.） HJ合成了3种金属硒化物并对其合成机理进行了初步探索。[方法] 利用X射线衍射（X-Ray Diffraction,XRD）和傅里叶转换红外线光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR）对菌株HJ合成的金属硒化物进行了初步的表征,考察了纳米材料合成过程中总巯基含量、总抗氧化性能及自由基含量变化,并且验证了转运蛋白DMT1在金属硒化物合成中所起的关键性作用。[结果] XRD结果表明菌株HJ能够在Bi³⁺、Pb²⁺、Co²⁺与SeO₃^2-作用下分别合成Bi₄Se₃、PbSe和CoSe₂纳米颗粒,其合成的最优pH条件分别为6.0、7.0、8.0。FTIR结果表明,合成的金属硒化物表面含有氨基、羧基、羟基等官能团。3种金属硒化物的合成反应体系与空白对照组相比,总巯基含量明显下降,而总抗氧化性能却有所提高,这表明巯基等酶促体系或氨基酸金属蛋白类的非酶促体系可能参与了SeO₃^2-的还原过程。苄基异硫脲盐酸盐屏蔽实验表明,转运蛋白DMT1在SeO₃^2-转运和金属硒化物分泌过程中起到关键作用。此外,Bi³⁺、Pb²⁺和Co²⁺的加入使得菌株HJ产生氧化应激反应,在胞外分泌了大量的过氧化氢、羟基自由基和超氧自由基,而上述自由基可通过诱导热激效应的方式增强金属离子或纳米颗粒的转运过程。[结论] 利用马利亚霉菌（Mariannaeasp.） HJ合成了Bi₄Se₃、PbSe和CoSe₂纳米颗粒,为研究金属硒化物的生物合成及机理提供了一定的理论参考。     

Biosynthesis,characterization and antimicrobial activity of silver nanoparticles by a halotolerant Bacillus endophyticus SCU-L

Abstract

We have conducted a thorough study on extracellular biosynthesis of silver nanoparticles (AgNPs) by a halotolerant bacterium Bacillus endophyticus SCU-L, which was identified by 16S rRNA gene sequencing analysis. This strain was selected during an ongoing research programme aimed at finding a novel biological method for green nanosynthetic routes using the extremophiles in unexplored hypersaline habitats. The biosynthesized AgNPs were characterized and analyzed with UV–vis spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, atomic force microscopy and X-ray diffraction. Further, the AgNPs were found to be spherical in shape with an average particle size of about 5.1?nm, and it was stable in aqueous solution for three months period of storage at room temperature under dark condition. Also, the synthesized AgNPs significantly presented antimicrobial activity against Candida albicans, Escherichia coli, Salmonella typhi and Staphylococcus aureus. The above results suggested that the present work may provide a valuable reference and theoretical basis for further exploration on microbial biosynthesis of AgNPs by halotolerant bacteria.     

贪铜杆菌Cupriavidus sp. SHE细胞上清液合成纳米硒

近年来,纳米硒凭借其良好的导电、光热以及抗癌等特性,在纳米技术、生物医学以及环境修复等诸多领域得到广泛应用。实验选择前期筛选得到的贪铜杆菌Cupriavidus sp. SHE,文中探究了该菌株的细胞上清液、全细胞以及胞内提取物合成纳米硒的能力,并对细胞上清液合成的纳米硒进行形貌表征与官能团分析,最后选取革兰氏阳性菌假单胞菌Pseudomonas sp. PI1和革兰氏阴性菌大肠杆菌Escherichia coli BL21进行抗菌实验。结果表明,菌株Cupriavidussp.SHE的细胞上清液、全细胞以及胞内提取物均具有合成纳米硒的能力。对于菌株Cupriavidus sp. SHE细胞上清液而言,在该实验中,研究范围内其合成纳米硒的最佳条件是SeO2浓度为5 mmol/L,pH为7。透射电子显微镜结果表明合成的纳米硒颗粒主要为球形,平均直径为196nm。X射线衍射结果表明合成的纳米硒晶体类型为六方形结构。傅立叶转换红外光谱和聚丙烯酰胺凝胶电泳结果表明纳米硒表面有小分子蛋白结合,可能参与了纳米硒的合成和稳定过程。此外,抗菌实验表明菌株Cupriavidus sp. SHE细胞上清液合成的纳米硒颗粒对菌株E.coli BL21和Pseudomonas sp. PI1均无明显的抗菌活性。综上,该研究表明菌株Cupriavidus sp.SHE在细胞上清液中产生的蛋白类物质在其合成纳米硒的过程中发挥了重要作用,合成的生物纳米硒颗粒无毒且生物相容性良好,未来在生物医学等领域具有较好的应用潜力。     

Biosynthesis of silver and gold nanoparticles using thermophilic bacterium Geobacillus stearothermophilus

Nanomaterials have assumed a great deal of importance as they often display unique and considerably modified physical, chemical and biological properties as compared to their counterparts of the macroscale. In this study, biogenic synthesis of silver and gold nanoparticles by Geobacillus stearothermophilus has been attempted. The exposure of G. stearothermophilus cell free extract to the metal salts leads to the formation of stable silver and gold nanoparticles in the solution. These nanoparticles were characterized by UV–Vis spectra, FTIR, TEM, and XRD. The silver and gold nanoparticles have absorption maxima at 423 nm and 522 nm respectively. The TEM micrograph revealed the formation of polydispersed particles in the case of silver nanoparticles and monodispersed particles with respect to the gold nanoparticles. High stability of the nanoparticle solution could be attributed to the secretion of certain capping proteins by the bacterium in the reaction mixture. The involvement of these proteins was confirmed by FTIR and SDS PAGE.     

Characterization of cold-active uracil-DNA glycosylase from Bacillus sp. HJ171 and its use for contamination control in PCR

In this study, the gene encoding Bacillus sp. HJ171 uracil-DNA glycosylase (Bsp HJ171 UDG) was cloned and sequenced. The Bsp HJ171 UDG gene consists of a 738-bp DNA sequence, which encodes for a protein that is 245-amino-acid residues in length. The deduced amino acid sequence of the Bsp HJ171 UDG had a high sequence similarity with other bacterial UDGs. The molecular mass of the protein derived from this amino acid sequence was 27.218 kDa. The Bsp HJ171 UDG gene was expressed under the control of a T7lac promoter in the pTYB1 plasmid in Escherichia coli BL21 (DE3). The expressed enzyme was purified in one step using the Intein Mediated Purification with an Affinity Chitin-binding Tag purification system. The optimal temperature range, pH, NaCl concentration, and KCl concentration of the purified enzyme was 20–25°C, 8.0, 25 and 25 mM, respectively. The half-life of the enzyme at 40°C and 50°C were approximately 131 and 45 s, respectively. These heat-labile characteristics enabled Bsp HJ171 UDG to control carry-over contamination in the polymerase chain reaction product (PCR) without losing the PCR product. G.A. Kim and M.S. Lee contributed equally to this work.     

Biosynthesis of silver nanoparticles using novel Bacillus sp. SBT8

Biosynthesis of silver nanoparticles (AgNPs) using microorganisms is an important application of nanobiotechnology and green chemistry because of interest by pharmaceutical and food manufacturers. In this study, biosynthesis of AgNPs by a novel Bacillus strain isolated from a soil sample from Sakarya district in Turkey was investigated. Biosynthesis was performed using cell-free supernatant of the bacterium following 24?h growth. Effects of varying AgNO₃ concentration (1–10?mM), pH (5–10), and temperature (30–40°C) on the synthesis of AgNPs were determined. Formation of AgNPs was monitored by UV–VIS spectroscopy. Field emission scanning electron microscopy was used to compare morphologies among the various culture conditions. The peaks created by surface plasmon resonance (SPR) of metals were obtained only at 4 and 6?mM AgNO₃ concentrations and the maximum concentration for the biosynthesis was observed at 6?mM. The highest yield was achieved at pH 10 and larger nanoparticles were obtained at this pH. The optimum temperatures for biosynthesis were 33 and 37°C. Fourier transform infrared spectroscopy analysis and transmission electron microcopy images confirmed that the proteins served as capping. Energy-dispersive spectroscopy analysis validated the formation of AgNPs. AgNPs exhibited antibacterial activity toward Gram-positive and Gram-negative pathogens.     

Expandase-like activity mediated cell-free conversion of ampicillin to cephalexin by Streptomyces sp. DRS I

Cell-free extracts of Streptomyces sp. DRS I converted ampicillin to cephalexin, presumably due to the activity of the enzyme, expandase. The extract was fractionated and characterized by colorimetric and chromatographic measurements coupled with disc-agar diffusion bioassay against an ampicillin-resistant, cephalexin-sensitive E. coli strain. Though expandase could not be identified, the presence of a hitherto unreported expandase in Streptomyces sp. DRS I is suggested.     

海洋链霉菌GB-2发酵产物的抗细菌活性及性质研究

从连云港海域潮间带采集的样品中筛选得到一株产高活性抗细菌物质的链霉菌GB-2。该菌的发酵产物对蜡样芽孢杆菌AS1.1846、金黄色葡萄球菌ATCC25923及6株耐药性金黄色葡萄球菌等11 株革兰氏阳性菌,大肠杆菌AS1.487、荧光假单胞菌AS1.1802等4 株革兰氏阴性菌有显著拮抗作用。纸层析对抗细菌物质分析结果表明,菌株GB-2所产抗细菌物质是中性的水溶性物质,其产生与海水的存在有显著相关性。发酵液稳定性研究表明,该物质在121℃,pH1 和pH12条件下抑菌活性均不变;紫外线照射也不影响其抑细菌活性。显示菌株GB-2产物在生防、食品及医药方面潜在的应用价值。