微生物法医学的研究现状与进展

随着生物恐怖与生物战威胁的增加,微生物法医学的概念应运而生.微生物法医学的主要任务就是通过微生物学、免疫学、分子生物学和分析化学等各种技术手段,为生物恐怖袭击或自然发生的暴发性疾病追踪微生物的来源,推测微生物间的亲缘关系或为传播途径提供科学证据.近年来,微生物法医学在生物恐怖病原体的法医学鉴定、国家计算机网络的建立及多种鉴定方法的建立和质量控制方面取得较大进展,本文对此进行综述.     

临床微生物实验室如何应对新发和再发传染病

为使临床微生物实验室能较好地应对包括生物恐怖在内的各种新发和再发传染病,文中列出了发达国家主要担忧的各种相关病原,并回顾了快速、准确鉴定病原微生物的技术发展状况.     

生物标志物在微生物鉴定和检测中的应用

分析化学技术的进步促进了分析微生物学的发展,开辟了微生物鉴定和检测的新途径。检测微生物中的某些生物标志物往往可以快速、准确地鉴定和检测微生物,在临床检验、环境监测、食品卫生和防生物恐怖中有广泛的应用前景。生物标志物的种类繁多,分析技术和方法多种多样,本文就其种类、应用和发展前景做一综述。     

基于高通量测序技术的微生物检测数据分析方法

高通量测序技术的发展正在逐渐改变诸多生物学领域的研究方法.为应对突发疫情以及新发未知微生物威胁的需求,微生物鉴定技术逐渐从传统的物理化学方法及核酸杂交等分子水平方法进一步走向利用无需培养的测序数据进行快速分析检测.随之而来的是对高通量数据分析在精度及速度的要求.基于高通量测序数据的微生物检测数据分析方法在近些年得到了快速的发展.本文分析了目前基于高通量测序数据的微生物检测数据分析方法,对其数据分析的处理流程和计算方法进行了研究,比较了各个微生物检测数据分析方法的特点及适用场景.最后结合本实验室工作总结微生物检测数据分析方法在实际应用中可能遇到的问题,希望对该应用领域的研究有一定的参考意义.     

Ibis T5000: 一种新型病原微生物检测仪

多年来,人们一直在寻找灵敏度好、特异性高、可重复、高通量的技术手段以快速准确检测并鉴定病原微生物.然而,可导致人类疾病的微生物高达1 400多种.且每种微生物又可能有数百种毒力、侵袭性或耐药性不同的毒株或基因型.所以,同时适用于个体、广泛的公共卫生利益和生物防御体系的理想检测技术需有普遍适应的病原鉴定能力,定量鉴定能力,检测新出现的或以前未曾定性的病原微生物并确定与其最近种属关系的能力,协助疾病暴发调查与分析的能力,协助通过中心数据库的数据比较分析的能力.与此同时,该项技术尚需具备快速、高通量和检测费用低廉的特点[1,2].     

常压室温等离子体诱变育种与微生物液滴培养筛选技术应用进展

安全和高效的微生物突变及高通量筛选技术是微生物功能发掘、功能创制和生物产业技术创新的重要方向及重要支撑.有效的生物育种技术及高通量筛选技术成为该领域研究人员的关注点.其中,常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)因具有活性粒子种类多、操作可控性强、基因...     

数据处理和分析方法在MALDI-TOF MS鉴定微生物中的应用

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）因其具有快速、准确、高通量等特点在食品微生物检测和临床微生物鉴定领域有广泛的应用。对MALDI-TOF MS数据的预处理和分析是微生物鉴定的关键步骤,通过对数据的处理可以从大量的数据中提取微生物的特征肽或者蛋白信息,并通过有监督和无监督学习方法对这些特征信息进行分类和聚类,从而实现对微生物的鉴定、分型和同源性分析。本文就MALDI-TOF MS鉴定微生物中所应用的数理统计分析方法和数据分析软件进行综述。     

黄酒贮存酸败关键微生物的分离鉴定

【背景】贮存陈酿是黄酒生产的重要工艺环节,但由于黄酒中营养物质含量丰富,贮存陈酿过程中时常出现酸败变质的现象,尤其是在大罐的陈酿过程中酸败的发生对黄酒行业造成较大的经济损失。【目的】解析黄酒贮存陈酿过程中造成黄酒酸败的关键微生物,为黄酒贮存酸败微生物的控制提供依据。【方法】采用高通量测序技术分析不同来源酸败黄酒中的主要微生物种类;设计针对性培养基分离培养酸败黄酒中的难培养微生物;设计微生物特异性引物,对16S r RNA基因高度相似的酸败微生物进行区分鉴定;将分离的黄酒酸败微生物接入到未发生酸败的黄酒中验证其生酸能力。【结果】高通量测序技术分析结果显示,酸败黄酒中污染微生物主要为乳酸杆菌属(丰度95%)微生物,在种水平上分析比对结果显示两种难培养微生物[耐酸乳杆菌(Lactobacillus acetotolerans)和食果糖乳杆菌(Lactobacillus fructivorans)]的相对丰度达到了82%以上;采用改进的分离培养基分离出酸败黄酒中的难培养污染微生物36株;利用耐酸乳杆菌rec A基因和食果糖乳杆菌tuf基因的特异性引物准确鉴定出这些微生物菌株为28株耐酸乳杆菌和8株食果糖乳杆菌;将两种主要酸败微生物接入到未发生酸败的黄酒中,培养2周后能够显著提高黄酒酸度。【结论】基于高通量测序的未培养技术可作为食品中难培养污染微生物快速分析的有效方法。基于未培养技术和可培养技术相结合,首次解析并验证黄酒贮存过程中造成黄酒酸败的主要微生物为耐酸乳杆菌和食果糖乳杆菌。     

环境微生物培养新技术的研究进展

遍布于地球上各种生境中的微生物具有丰富的物种多样性.迄今为止,能够在实验室条件下培养的微生物仅仅是其中的一小部分,微生物物种的绝大多数还都难以在现有培养技术和条件下进行繁殖和生长.人们把那些尚未在实验室获得培养生长的微生物称之为未培养微生物(Uncultured microorganisms).本文概述了一些制约微生物培养生长的影响因素,重点介绍了近年来出现的一些新颖独特的环境微生物培养技术和方法,包括稀释培养法、高通量培养技术、模拟自然环境的扩散盒技术、土壤基质膜装置、细胞微囊包埋技术等.此外,本文还总结了通过改善微生物培养条件、设计开发新型的微生物培养基等方面取得的令人瞩目的进展.这些新颖培养技术和培养方法的出现,显著提高了微生物的可培养性,发现和鉴定了许多新的微生物物种,极大地丰富了可培养微生物的多样性和微生物资源,并为深入研究和开发微生物奠定了良好的资源研究基础.     

不同生境草鱼肠道微生物组成和群落特征分析

[目的]分析不同生境来源的草鱼前肠、中肠和后肠的微生物组成和群落特征.[方法]利用16S rRNA高通量测序技术比较河流、湖泊、高密度池塘养殖与水库低密度养殖4种不同生境来源的草鱼其前、中、后肠的微生物组成和群落特征.[结果]Venn图、稀释性曲线和Alpha指数分析结果显示,前肠微生物群落多样性以养殖生境草鱼更高,而...     

活性污泥微生物群落宏组学研究进展

活性污泥是全球最常用的废水生物处理人工生态系统,微生物是驱动其污染净化能力的关键。活性污泥微生物群落所有物种与基因(简称"微生物组")的研究先后经历了"显微镜观察和纯菌培养分离"(1915)、"PCR扩增-测序"(1994)和"高通量测序-宏组学分析"(2006)三个重要阶段的发展变迁。相应地,我们对活性污泥微生物组的认知经历了从最早对微型动物(如钟虫和轮虫)及其他微生物的形貌观察和纯种培养鉴定到今天对整个微生物组的全局多样性认识的飞跃。近13年来,基于高通量测序的宏组学方法被广泛应用于揭示活性污泥微生物群落组成结构和功能,我们现在充分意识到活性污泥微生物组蕴藏着大量不可培养新物种和基因多样性,驱动着各类污染物的降解与转化。目前,特异性分子标记基因的扩增子测序技术已经被广泛应用于揭示城市和工业废水处理活性污泥微生物组和典型功能种群(如硝化细菌和聚磷菌)的时空多样性和群落构建机制,进而为未来实现活性污泥微生物组功能的精准调控奠定理论基础。宏基因组学研究在群落、种群和个体基因组水平全面解析了活性污泥微生物组驱动的碳、氮、磷元素循环过程,以及有机微污染物的生物降解和转化机理。将来活性污泥微生物组学研究需要在"标准化的组学分析方法和绝对定量""高通量培养组学""高通量功能基因组学"和"多组学方法的结合及多种方法并用"4个方面取得实现精准生态基因组学所需的技术突破,以最大限度发掘活性污泥微生物组在污水处理与资源回收领域的生态学与工程学价值。     

定量稳定性同位素探针技术及其在微生物生态学研究中的应用

定量稳定性同位素探针技术(qSIP)是将生态系统中微生物分类性状与代谢功能联系起来的有效工具,能够定量测定特定环境中单个微生物类群暴露于同位素示踪剂后微生物代谢活动或生长速率。qSIP技术采用定量PCR与高通量测序技术并结合稳定同位素探针技术(SIP),通过向环境样品添加标记底物进行培养,提取微生物生物标记物,利用超高速等密度梯度离心将被同位素标记的重链核酸与未被标记的轻链核酸进行分离,并对所有组分微生物类群进行绝对定量和测序分析,基于GC含量和未标记处理DNA密度曲线量化参与吸收转化的DNA同位素丰度。本文重点阐述qSIP的技术原理、数据分析流程及其在微生物生态学研究中的应用进展,并对该技术存在的问题进行了分析和展望。     

微生物组与动物疫病防控

微生物组研究的发展推动了人类不断探索人体微生物群与疾病之间的相关性。然而,微生物组学在动物疫病防控中的研究尚处于起步阶段。本文对动物疫病防控领域中微生物组研究所发挥的6个作用进行了阐述：揭示疾病与菌群的相关性,鉴定新发病原体,确立有益于维持机体健康生长的菌群,筛选疾病防控的新药物和新制剂,开发新疫苗或改进疫苗的使用效果,提出更简单有效的防控措施。     

不同煤阶生物成因煤层气微生物群落的功能及多样性研究进展

生物成因煤层气是煤层气形成的主要途径之一,在各种煤阶的煤层气田中均发现有生物成因煤层气。高通量测序技术、宏基因组学等高新技术的应用逐步揭示了生物成因煤层气微生物群落的组成及多样性,为揭示煤层气资源的微生物生成机理提供了理论依据。本文综述了近年来国内外针对不同煤阶条件下微生物群落结构及多样性方面的研究进展,总结了煤层气生物成因过程中主要微生物的功能及产气途径,并探讨了生物成因煤层气领域的研究前景。     

高通量分析技术在资源微生物及功能基因发掘中的应用

随着新的微生物资源不断被发现以及微生物基因组测序数据的积累和完善,目前研究重点和难点是如何从大量数据中快速发现和鉴定与微生物重要表型相关的功能基因,这就需要高通量的分析研究手段,主要涉及建库和筛选两个主要技术单元。其中,建库是指构建能够覆盖微生物全基因组的突变或干扰文库,所涉及的技术包括宏基因组、转座子插入突变、RNA干扰(RNA interference,RNAi)、反转录子文库重组工程(retron library recombineering,RLR)、CRISPR抑制(CRISPRi)和CRISPR激活(CRISPRa)等。筛选则是通过某种胁迫压力来促使文库菌群的差异化生长,并结合高通量测序全面发掘与特定表型相关的功能基因,从而为后续研究提供有效信息。本文对功能基因组学研究中现有的高通量分析技术进行了梳理、总结和展望,以期为这类技术方法的拓展、优化以及应用提供参考。     

食源性致病菌高通量检测方法及应用

食源性致病菌的体外培养一直是病原体诊断的金标准,但按照目前的培养技术仅有1％的细菌可以培养.目前用于病原微生物鉴定的高通量检测技术主要有:多重PCR技术、实时荧光定量PCR技术、核酸等温扩增技术、焦磷酸测序技术和芯片技术等,本文介绍了这些高通量检测技术及其在食品病原微生物检测方面的应用情况.     

野生中华按蚊共生微生物群落与杀虫剂抗性关系

【目的】探讨野生环境下不同地区中华按蚊Anopheles sinensis共生微生物群落与杀虫剂抗性的关系。【方法】采集分别来自中国重庆、云南和安徽野生中华按蚊雌成虫,采用WHO标准体外生物测定法和0.05%拟除虫菊酯类试验纸,对中华按蚊雌成虫进行拟除虫菊酯类药敏试验,获得杀虫剂敏感(FS)和杀虫剂抗性(FR)的中华按蚊雌成虫并通过Illumina Hiseq 2000平台进行全基因组高通量测序,比对16S rRNA和18S rRNA基因序列鉴定杀虫剂敏感和杀虫剂抗性中华按蚊共生微生物,并进行α多样性分析、β多样性分析、聚类分析、主坐标分析(principal coordinates analysis, PCoA)和共生微生物群落差异分析。【结果】从来自重庆、云南和安徽FS和FR野生中华按蚊雌成虫中鉴定到共生微生物3 284种,分属14门52属。安徽FR野生中华按蚊雌成虫共生微生物多样性差异及群落丰富度最高,重庆FS野生中华按蚊雌成虫的最低。野生中华按蚊雌成虫共生微生物群落首先按地区聚类,其中重庆和云南野生中华按蚊共生微生物群落多样性更相似。FR野生中华按蚊雌成虫共生微生物中10株细菌...     

大连新港原油降解微生物的分离纯化及降解效率评价

目的 在大连新港原油污染海域分离纯化出可降解原油的“土著”微生物,评价其原油降解能力,并研究提高降解效率的方法.方法 取海水样品进行富集培养,分离纯化出“土著”原油降解微生物,以16S rDNA测序法鉴定微生物种类,并采用MEGA 5.0进行多序列比对分析,选用最大相似法构建系统发育树.在实验室纯培养的条件下以气相色谱法对微生物的原油降解能力进行分析,选出优势菌种,再将优势菌种混配分析最佳原油降解条件.结果 分离纯化得到的“土著”原油降解微生物分属枯草芽孢杆菌属、动性球菌属、嗜冷菌属等多个菌属,“土著”原油降解微生物资源丰富,优势菌种的混配有助于加快和提高原油降解效率,是有效且对生态环境友好的生物处理法.     

微生物组学及其应用研究进展

随着高通量测序技术和生物信息学的发展,尤其是宏基因组在人类肠道微生物鉴定方面的应用,微生物组学应运而生。概述了微生物组的多样性及其在人体健康、农作物生长、畜牧业发展、环境治理、工业生物技术产品生产等方面的应用,并对微生物组学的研究方向和应用前景作了展望。     

发现新病原微生物的分子生物学途径

近年来,分子生物学方法已成为寻找人类疾病新病原微生物的有效方法,使一些不能正常培养的致病因子得以鉴定。利用代表性差异分析（ＲＤＡ）,基于共有序列的聚合酶链反应（ＰＣＲ）,简称共有序列ＰＣＲ和ｃＤＮＡ文库的筛选已成功地发现了卡波济肉瘤（ＫＳ）,惠普尔病,汉坦病毒肺型综合征,非甲非乙型肝炎等疾病的病原体。