令人瞩目的细菌和植物的相互作用

<正> 目前,有关细菌-植物相互作用的分子生物学的大多数研究可分为两方面。1984年6月4～8日在美国康奈尔大学举行的细菌-植物相互作用的第二次学术讨论会上,这两方面都受到极大注意。会上提出的大部分论文都涉及到豆科作物(如大豆或三叶草)根系中固氮根瘤细菌功能的研究。在数量上接近第二位的是有关Ti细菌质粒的论文,该质粒在植物上引起冠瘿肿瘤,已成为重要的遗传工程工具。这些学术论文中,德国的两篇论文有些不同寻常。拜鲁兹大学的研究人员Mahavir Siagh和Walter Klingmüller研究了土壤中与小麦根系有密切关系的一种固氮微生物Enterbacter agglomerans,他们发现这种菌带有质粒,而固     

综述与专论：微生物消毒剂抗性机理

在物体表面和传播介质中,消毒剂能有效抑制或杀死微生物,广泛用于食品、卫生、健康、防疫等领域。在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情期间,全球消毒剂的使用量激增,对有效防控病毒传播和防止疫情扩散起到重要作用。但消毒剂的不正确使用会降低其有效性,甚至会诱导微生物产生抗性,从而增加传染性疾病的传播风险。微生物的消毒剂抗性基因还会通过繁殖传代增殖或在不同种属间水平转移而加剧其污染和传播风险,严重威胁到公共卫生安全。目前,抗生素抗性基因(ARG)的广泛出现引起了全球对公共卫生的关注,但对消毒剂的抗性认识非常有限。本文综述了近年来微生物对消毒剂抗性的研究,着重就微生物通过形成生物膜、降低细胞膜通透性、过量表达外排泵、产生消除或减弱消毒剂的特异性酶、改变作用靶点等方式产生抗性的机理进行综述。另外针对微生物消毒剂抗性的获得和传播,对染色体和质粒介导的抗性基因、环境中微生物消毒剂抗性与抗生素抗性的关联进行了论述。消毒剂抗性基因能通过质粒、噬菌体等可移动遗传元件,以转化、转导或接合的方式转移传播,对科学消毒提出新要求。     

Ap、Km和Cm抗性细菌在土壤中的差异分布及成因

从不同区域土壤中分离细菌：对其进行氨苄青碡素、卡那霉素和氯霉素的抗性测试,以及抗药性质粒分析。结果表明,对照区和生活区土壤细菌抗氨苄青霉素和卡那霉素菌株比例未见显著性差异,未检出抗氯霉素细菌。保护区中抗氨苄青霉素、卡那霉素菌株含质粒比例均为18.2％,生活区中抗氨苄青霉素和卡那霉素菌株含质粒比例分别为36.4％和27．3％。随机抽提质粒转化无抗忡菌,表明部分抗菌素抗性基因是由质粒携带。实验结果认为本地土壤中抗菌素抗性菌分布差异尚未有显著性表现。     

微生物及其质粒在环境中的传播

抗菌素抗性基因可作为阐明环境微生物间遗传物质自然传播的一种模型。这些基因因为易于识别,并且在人、畜和农业病害的防治上具有医学意义而引人注目。分子生物学与流行病学数据已揭示,这些基因在自然界中惊人地以多种形式发生交流。微生物间的遗传交换细菌可通过质粒和转座子进行部分DNA交换。质粒本身即使不能在新的寄主中存活,也能将它所编码的一个或多个基因引入该寄主。这些基因可由转座子携带,从进入的质粒跳跃到新寄主的染色体上或者该寄主本身具有的质粒上。这样,该固有质粒或者染色体就获得     

乳链菌肽自身免疫基因nisI的表达对乳链菌肽产量的影响

【目的】通过基因工程手段增加乳链菌肽(nisin)自身免疫基因nisI在nisin产生菌Lactococcus lactisNZ9800/pHJ201中的表达水平,增强该菌对nisin的抗性,从而达到提高nisin产量的目的。【方法】将带有强组成型启动子P59的免疫基因nisI克隆到nisin表达质粒pHJ201上,将重组质粒引入L.lactis NZ9800中,使nisI基因过量表达,得到重组菌株L.lactis NZ9800/pHMI,并比较该重组菌株与对照菌株L.lactis NZ9800/pHJ201的生长曲线、对nisin的抗性水平、抑菌活性及nisin产量的差异。【结果】nisI的表达对重组菌的生长速度没有明显的影响,却能促使重组菌株对nisin的抗性水平提高25%、在发酵6h和8h时,nisin的产量分别提高32%和25%。【结论】增加乳链菌肽自身免疫基因nisI的表达可以提高产生菌对nisin的抗性,从而提高乳链菌肽产量。     

Calgene正在揭示植物对除草剂的抗性

<正> 通过遗传操作使植物对除草剂产生抗性已越来越接近现实。以Calgene公司(戴维斯,加利福尼亚)Luca Comai为首的研究人员为了使植物对除草剂草甘膦产生抗性,利用根癌土壤杆菌中的Ti质粒把aroA基因转移到烟草细胞中,并利用这些细胞再生出抗除草剂的植株。据Calgene公司的Robert Good man说,在农场发现的那些再生烟草植株中,实际上只     

mariner转座子pKKma的序列分析及转座性能

摘要:【目的】本研究针对携带mariner转座子的质粒pKKma,进行序列分析和功能注释。【方法】根据已知序列设计引物测定质粒序列。构建转座子突变文库,分析转座子转座效率。【结果】序列分析发现,质粒pKKma全长6879 bp,具有7个开放阅读框。其中,阅读框ORF6编码mariner转座酶(348 aa),属于mariner转座子Himar1转座酶的C9变;pKKma 有2个相同的27 bp的反向重复序列(inverted terminal repeats);阅读框ORF7为庆大霉素抗性基因aacC1,位于转座子反向重复序列之间,与其它mariner转座子可转移序列比 对发现,覆盖率仅为2.0%－47.7%,相应同源程度为3.2%－99.7%,可转移序列具有较大差异。转座效率分析显示,该转座子对于粘质沙雷氏菌的转座效率为(3.1×10－4)－(4.8×10－4),对于弗氏柠檬酸菌的转座效率为(1.3×10－3)－(1.7×10－3)。【结论】质粒pKKma携带一种新的mariner转座子,可在多种细菌中构建转座子文库,研究细菌基因的功能。     

对多氯联苯的清理迫切需要生物技术

为了清理下水道,加拿大的一家公司,即Microbe有限公司(安大略)计划研究培育几种能降解多氯联苯(PCBs)的细菌。这家仅成立两年的公司还打算和一些工业部门一起研究水处理系统。该公司认为,PCBs是一种较容易被降解的化合物。在美国被环境保护局(EPA)批准对该化合物进行工业规模的处理。该公司将一组取得美国专利的质粒DNA组合到一些在污染区找到的微生物中,所得到的这些微生物能够产生一种特殊的酶(该酶能够去除PCB分子中的氯原子)。这些最有希望     

抗生素抗性基因的生态风险研究进展

自抗生素被发现和使用以来,其在人类和动物疾病预防与治疗、提高动物生产等方面均发挥了重要作用。但抗生素的批量生产及大量应用,特别是在养殖业和临床医疗上的滥用,导致抗生素抗性基因(ARGs)在环境中普遍存在,其借助质粒、转座子、整合子等可移动元件通过接合、转座、转化等方式在环境中广泛传播,导致微生物药性不断增强,对人类健康和生态安全造成严重威胁。当前,ARGs对人类健康的影响已受到高度关注,但有关ARGs在环境中的生态风险研究还相对薄弱。本文综述了ARGs污染的现状及其生态风险,并对该领域中未来研究重点进行了展望,以期为今后抗性基因的研究和生态防控提供参考。     

胁迫诱导抗性基因转移导致细菌耐药的分子机制研究进展

抗性基因转移是细菌形成耐药性的重要原因.近年来的研究表明胁迫因子可通过多种机制诱导抗性基因转移.DNA损伤可导致细菌产生SOS应激反应,进而诱导接合DNA介导的抗性基因转移.在一些缺乏SOS系统的细菌中,抗生素胁迫可诱导细菌建立自然转化感受态.此外,作者最近的研究表明普通胁迫应答因子RpoS调控一种由双链质粒DNA介导的固体基质表面的抗性基因转移方式.本文在总结SOS依赖和非依赖型胁迫因子诱导细菌接合和转化介导的DNA转移以及RpoS调控固体基质表面双链质粒DNA转移的基础上,提出今后需重点研究胁迫因子如何激活关键调控蛋白以及这些调控蛋白如何影响DNA转移相关基因表达等关键问题.解决上述问题将为寻找合适的分子靶标用于防控抗性基因转移导致的细菌耐药奠定基础.     

在浓度为50％的溶剂溶液中有耐性的恶臭假单胞菌变种

在恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)变种菌系中发现了一个含有溶剂抗性基因的遗传片段。日本科学家从日本土壤中分离出抗甲苯的细菌IH-2000。象其他许多有机溶剂一样,甲苯的生物毒性很强,0.1％或更低的浓度便能杀死大多数微生物。因而常被用来给微生物培养基消毒和在细菌酶试验中用来溶解细菌。虽然已经发现有些微生物能够同化甲苯,但其抗性浓度仍低于0.3％。但是,IH-2000菌系能够生长在含50％以上浓度的甲苯或高浓度环已烷、二甲苯、苯乙烯或庚醇的培养基中。     

鸭疫里默氏杆菌自然转化的发现及机制研究进展

自然转化(natural transformation)是微生物水平基因转移的一种重要机制,其在遗传多样性的产生或修复DNA损伤等方面发挥着重要作用,并且与耐药基因、毒力因子的扩散息息相关。鸭疫里默氏杆菌(Riemerellaanatipestifer,RA)是威克斯菌科中第一个被发现可以发生自然转化的细菌,本文作者利用此特点建立了多种基因编辑的方法,促进了对其遗传多样性和致病机理的研究进程。通过系统性地研究影响鸭疫里默氏杆菌自然转化的因素,鉴定出了参与该菌自然转化的营养物质;通过筛选转座子插入突变体文库,鉴定出了参与该过程的必需基因;最终,在该菌发现了一种新型的自然转化系统。本文结合其他细菌自然转化研究进展,针对以上研究结果进行综述,以期对该菌的自然转化机制有更深入的理解,也为更进一步探明该菌的耐药和毒力基因获得机制提供参考。     

克雷伯氏菌属(Klebsiella)细菌比较基因组学分析揭示多复制子抗性质粒介导广泛的抗性基因传播

[目的] 研究克雷伯氏菌与多复制子抗性质粒间的关系,分析细菌携带多复制子质粒对抗生素环境的响应机制。[方法] 以2018-2020年分离的56株不同来源克雷伯氏菌（Klebsiella sp.）分离株为研究对象,利用微量肉汤稀释法评估其多重耐药表型,对分离菌株进行全基因组测序（WGS）,通过细菌全基因组关联分析（BGWAS）技术和比较基因组学方法深入解析多复制子抗性质粒形成的机制。[结果] 耐药表型分析发现野生动物来源的菌株具有更广的耐药谱系,总体Klebsiella sp.对氨苄西林表现出很高的耐药率（80.36%）,尤其是马来穿山甲来源菌株对头孢类抗生素高度耐受,同时对氯霉素、左氧氟沙星和复方新诺明等药物耐受,基因组分析发现这些菌株携带了抗性质粒和更多的抗生素抗性基因。进一步对69个质粒序列分析,发现有28个质粒为多复制子质粒,主要携带bla_CTX-M-15、bla_CTX-M-14、bla_CTX-M-55、bla_OXA-1和bla_TEM-1等β-内酰胺酶基因。细菌携带质粒类型分析认为Klebsiella pneumoniae可能是多复制子质粒的重要宿主,质粒骨架与结构分析发现多复制子质粒多由2个或2个以上单个质粒融合而成,携带此类质粒的菌株不仅获得了更广的耐药表型,而且在全球传播扩散分布逐年增加,因此产生对抗生素环境更强的适应性。[结论] 多重耐药性细菌呈现的表型与携带的多复制子质粒有关,相比较下多复制子质粒比非多复制子质粒有更强的抗性基因携带能力,或许是细菌在强大的抗生素压力下产生的重要响应机制。本研究对于未来探索细菌抗性基因的传播扩散机制具有重要意义。     

一个含有乳链菌肽抗性基因的乳酸乳球菌质粒pTS50的鉴定

在添加乳链菌肽、乳糖及溴甲酚紫的M1 7选择培养基上 ,从 1 97个新鲜牛奶样品中筛选到 3株乳链菌肽抗性菌株 ,PCR扩增证实它们都含有乳链菌肽抗性基因。菌种生理生化特性鉴定及特异性 1 6SrDNAPCR扩增产物的序列测定结果表明这 3株菌都属于乳酸乳球菌乳酸亚种。质粒转化实验发现乳酸乳球菌乳酸亚种TS 1 640中的乳链菌肽抗性基因位于一个约47kb的大质粒pTS50上。BamHI、EcoRI、HindⅢ、NcoI、PstⅠ酶切分析和Southern杂交 ,进一步将乳链菌肽抗性基因定位于pTS50的一个约 1 9kbEcoRI酶切片段中     

对Bt蛋白敏感敏感和敏感的棉铃虫中肠细菌群落的比较

摘要：【目的】通过比较Cry1Ac蛋白抗性及敏感棉铃虫中肠细菌群落的结构组成,研究中肠微生物是否与棉铃虫Bt抗性产生有关。【方法】首先提取了棉铃虫中肠微生物基因组DNA,通过PCR扩增获得了16S rDNA全长片段及V3区。采用基于16S rDNA 的免培养技术—16S rDNA文库建立和变性梯度凝胶电泳（DGGE）研究了国内特有的Bt抗性和敏感品系棉铃虫中肠细菌群落组成,并对其进行分析和比较。【结果】16S rDNA文库测序结果表明,抗性品系与敏感品系棉铃虫中肠细菌群落特别是优势菌群非常相似,但在部分劣势菌群上存在差异。抗性品系中主要优势菌有：不可培养微生物（Uncultured bacterium）占56.4%,鹑鸡肠球菌（Enterococcus gallinarum）占17.0%,铅黄肠球菌（Enterococcus casseliflavus）占17.0%;敏感品系中主要优势菌为不可培养微生物（Uncultured bacterium）60.2%,鹑鸡肠球菌（Enterococcus gallinarum）占19.3%,铅黄肠球菌（Enterococcus casseliflavus）占14.7%。随后进行的PCR验证表明,部分有差异的劣势菌在两种品系虫体都存在。DGGE图谱分析表明,这两个品系棉铃虫中肠菌群相似性达到92.3%。【结论】敏感品系与抗性品系棉铃虫肠道菌群组成极其相似,推测抗性的产生与肠道微生物无直接关系。     

下一代底盘微生物Vibrio sp. FA2的抗生素抗性

【背景】细菌耐药是当前人类面临的重大挑战之一,抗生素耐药性研究是解决耐药问题的重要途径。Vibrio sp. FA2是环境中分离的一株快速生长菌,其生长速度快于目前报道的快速生长的需钠弧菌(Vibrio natriegens) 14048,并且具有多样的碳源利用能力,是具有较大潜力的下一代微生物底盘,可用于开发化合物高效生产菌株。【目的】前期对FA2菌株的常见抗生素耐药性测试发现该菌具有多重抗生素耐受性,不利于基因工程操作,并且在工业应用中会带来生态安全风险,因此有必要研究其抗生素抗性,并敲除其耐药性基因。【方法】采用抗生素药敏试验测试菌株耐药性,并且利用基因组注释分析筛选目标基因,通过基因敲除构建了关于目标基因的敲除突变株,并比较了FA2野生株和敲除株的抗生素敏感性和生长情况。【结果】系统分析了FA2菌株对以氨苄西林为代表的β-内酰胺类及氨基糖苷类等多种抗生素的耐受性,分析筛选出一系列与FA2菌株耐药性相关的基因。其中,FA2菌株对几种β-内酰胺类抗生素都有较强的耐受性,并且注释到carB6、ampC2和ampC1这3个可能的氨苄西林耐受性基因。研究了氨苄西林耐受性,对3个基因进行了...     

采矿工业中应用基因操纵的微生物

<正> 一种以硫离子作为食物的新奇细菌,将很快能帮助金属制造者减少能源、污染和资金。这种具有多种功能的微生物就是氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)。在煤的脱硫方面和从废水河流中回收有用的或有毒的金属方面也是有希望的。现在,微生物处理作为一种最好的方法广泛用于从低品位矿石中提取铜和铀,并正在考虑作为一种从高品位矿石中得到各种金属的方法。这种应用基因操纵的微生物方法不同于其它微生物方法,预期这种方法将在2—3年内得到大规模应用。     

一种降解农药和致癌物的土壤细菌

<正> 发现一种叫做缺陷假单胞菌(PD)的常见土壤细菌能够把有机磷农药对硫磷和地亚农降解成毒性较小的产物,并还能把致癌化合物苯并蒽降解成二氧化碳和水溶性产物。美国得克萨斯大学的研究人员在美国微生物学会于3月3日～7日在内华达拉斯维加斯召开的年会上介绍了这些研究结果。     

预防仔猪腹泻无抗性基因工程菌株的构建

以原来含热不稳定肠毒素B亚单位基因质粒DNA为载体,插入lacZ基因,构建了一个既能表达LT-B亚单位又能表达B-半乳糖苷酶的含四环索抗性基因的重组体。在该重组DNA的四环素抗性基因内再插入K 88粘附因子抗原基因,从而灭活了四环素抗性基因。经测定该重组体能表达LT－B和K88两种抗原,lacZ基因取代四环素抗性基因,成为良好筛选标记。所构建的重组质粒能稳定存在。     

高中生物学遗传与变异实验课教学案例开发

通过接合作用,大肠杆菌携带的质粒载体pFAJ1819::mTn5gusA -pgfp21转入目标受体菌催娩克氏菌;载体上的转座子mTn5gusA -pgfp21携带的葡萄糖苷酸酶基因(gusA,无启动子)、卡那霉素抗性基因(nptⅡ,有启动子)和2个绿色荧光蛋白基因(gfp,有启动子)插入到催娩克氏菌的基因组DNA中;借助绿色荧光蛋白、gusA及卡那霉素抗性基因的表达,形成的表型直观变化展示细菌的遗传与变异现象,可以作为高中生物学实验的教学案例.