叶际微生物及其与外界互作的研究进展

叶际微生物及其生存环境共同形成了一个复杂的生态系统。建立在纯种分离和纯培养技术基础之上的传统研究方法只能了解其中部分叶际微生物,但对物种组成、种群结构和生态学作用等方面的认识都比较片面。近年来随着分子生物学和生物信息学的进步,人们对叶际微生物总群落的分析逐渐揭示了叶际微生物组成的多样性及其特点,以及与外界互相作用的复杂性。研究表明,植物种类、地理位置和季节差异等都不同程度地影响着叶际微生物群落的构成。本文综述了近年来国内外叶际微生物群落结构组成及其与外界互作方面的研究进展,有利于加深对叶际微生物的了解,也有助于深入理解叶际微生物与植物生长和植物病虫害防治的关联关系。     

基于微生物互作的共培养分离技术研究进展

自然条件下,微生物以一种复杂的群落形式生活,细胞周围充斥着由相邻细胞产生的各类代谢物,使各细胞间存在多样的互作形式,影响彼此的生长。不同种类的菌株共培养时,营养缺陷型菌株可以利用其他菌株产生的代谢产物进行生长;共培养还可以改变微环境、刺激菌株沉默基因的表达及改变菌株的生存状态。近年来,基于模拟菌株间的互作关系而发展起来的共培养技术逐步应用于未培养微生物的分离工作中,并被认为能有效提高未培养微生物的分离效率。结合已发表的相关文献资料,综合分析潜在共培养的类群多样性以及共培养分离技术的先进性与应用现状等,以期为微生物分离技术的发展及微生物资源的发掘提供参考。     

微生物镉解毒机制及微生物-植物互作修复研究进展

镉(cadmium,Cd)是引起粮食减产的主要金属之一,具有高溶解性及高迁移性,易被植物吸收和积累。微生物长期在镉胁迫的条件下进化出一系列的镉解毒机制。微生物对镉的解毒包括抑制Cd(Ⅱ)的进入、促进Cd(Ⅱ)的外排,以及将进入胞内的Cd(Ⅱ)进行“扣押”。微生物的Cd(Ⅱ)钝化是通过细胞吸附和胞外沉淀将游离态的Cd(Ⅱ)进行钝化,这类微生物具有较强的土壤镉污染治理潜力。本文主要介绍微生物的镉解毒机制、微生物-微生物互作、微生物-植物互作机制及其在镉污染生物修复中应用的最新研究进展。     

R-Avr基因互作介导的植物抗病性

Ｒ－Ａｖｒ基因互作介导的植物抗病性李汝刚范云六伍宁丰李茂林（中国农业科学院生物技术研究中心,北京１０００８１）植物在整个生长发育周期中面临着种类繁多的病原微生物袭击,但真正能引起植物病害的病原并不多,这表明植物能抵抗大多数病原微生物袭击,表现非亲合性...     

基因互作与基因型判定的代数方法

如何根据子代的表型判断基因互作的形式以及确定亲代的基因型，是遗传学上重要的也是困难的问题．本文在完全显性及不考虑非遗传因素的条件下，利用文[1]给出了解决上述问题的代数方法．在应用上，要比以往的方法更为优越．     

连锁条件下基因互作形式的判定

如何根据子代的表型判断基因互作形式,是遗传学上重要也是困难的问题.文[l～2］在自由组合条件下给出了判定方法.本文得到了基因连锁时互作形式的判定法则,它是文［l～2］的推广．     

影响水稻花药培养力的数量性状基因座位间的互作

控制数量性状的多个基因间不仅存在加性效应,还存在非等位基因间的互作。对一个籼粳交后代的加倍单倍体群体花药培养,通过Ｅｐｉｓｔａｔ软件分析影响水稻花药 数量性状基因座位间的互作。结果表明,愈伤组织诱导率主要受两个单基因的影响,不存在双基因条件型互作,但有２对互适型互作与其有关。     

Avr／Cf互作诱发番茄Pto互作因子Pti编码基因的表达

植物抗病基因Pto和Cf产物具完全不同的结构域,其细胞定位也不同。二决定的抗病性产生机制的异同令人关注。采用两种过敏性反应（hypersensitive response,HR）产生系统研究了Pro互作蛋白Pti4,Pti5和Pti6编码基因在Avr/Cf互作中的时序表达：（1）通过杂交方法获取同含互补基因对Avr4/Cf-4和Avr9/Cf-9的番茄（Lycoper-sicon esculentum Mill.）种子,常温下这些种子发芽后形成的苗产生HR坏死斑。（2）先将Avr/Cf苗置于33℃下培养,此时番茄苗生长正常,不形成HR坏死斑。然后将温度降至25℃,数小时内这些苗即形成HR坏死斑。不同方法研究结果均表明,随Avr/Cf苗中HR坏死斑的形成,Pti4、Pti5和Pti6均受显诱导表达。但它们的表达水平和动态不同,这些结果表明,这些Pti在功能上互补,可能同时涉及Pto和Cf决定性抗性的调节作用。     

根系代谢物介导的植物-微生物互作的研究进展

植物根系代谢物是植物-微生物互作的桥梁纽带,作为信号物质和微生物营养源调控着微生物的群落结构和多样性,而根区微生物区系的改变则反作用于植物的生长、发育和抗性。本文聚焦植物根系代谢物介导的植物-微生物互作,梳理了植物-微生物互作研究中次级代谢物的种类、作用及其检测手段;探讨了植物通过调节自身代谢物以适应品种进化及繁衍后代过程中发挥的功能作用;阐述了逆境胁迫下植物利用根系代谢物招募特异微生物(解磷、溶磷)或者有益微生物促进自身生长以缓解胁迫压力的机制;分析了根系代谢物作为信号物质诱导植物抗病的方式"求救假说",为可持续农业发展提供思路和理论依据。     

有利基因和有利的基因互作能够提高籼粳杂种育性

利用一套籼粳交ＤＨ系与两份具有广亲和性的水稻光（温）敏核不育系测交,构建两个测交Ｆ１群体,同时用９２个多型性的ＲＦＬＰ标记分析了杂交亲本和另外３０个不同类型的籼、粳品种（对照组）的基因型。利用对照组籼或粳表型与分子标记的关联性,检测出４１个与籼粳分化高度相关的ＲＦＬＰ标记。结果表明,８７．８％的这种标记参与了对杂种优势显著或极显著的影响,表明在水稻的演化过程中,参与适应性进化的基因与控制经济产量的     

大肠埃希菌生物被膜基因调控研究进展

大肠埃希菌(Escherichia coli)是一种兼性厌氧、有鞭毛的革兰氏阴性短杆菌,常寄生于人和动物肠道内,是常见的人畜共患病病原之一。大肠埃希菌易形成生物被膜,这是一种由细菌群落分泌能够包裹自身的胞外基质与细菌结合形成的特殊聚集体,也是临床细菌感染疾病难以治愈的主要原因。生物被膜的形成不仅帮助细菌逃避宿主的防御系统,还可以降低或阻止药物发挥作用,从而诱发生物被膜相关感染(biofilm-associated infections, BAI)。本文从生物被膜形成的基因调控系统和相关调控蛋白等角度,归纳总结调控大肠埃希菌生物被膜形成的分子机制,并对防治BAI的策略进行了概述,为寻找合适的药物靶点以及防治BAI提供参考。     

鸡源大肠杆菌毒力基因检测及分子流行特征

[目的] 本试验旨在阐明鸡源大肠杆菌致病性及分子流行特性,为探索大肠杆菌流行途径制定合理的防控策略提供新思路。[方法] 2018–2019年在河北省采集病死鸡肝脏样品,通过选择培养基筛选、生化鉴定、血清凝集试验对分离菌株进行系统鉴定,应用PCR方法检测分离株中毒力基因流行情况。参考系统发育群分类方法对大肠杆菌进行分群分析,并参照McMLST网站数据库提供的7对管家基因序列进行多位点序列分型（multilocus sequence typing,MLST）分析。[结果] 结果显示,56株分离株符合大肠杆菌生化特征,分为8个生化表型,B4（30.36%）、B5（25%）和B2（23.21%）为主要生化表型。56株分离株大肠杆菌血清凝集试验均呈阳性,分为11种血清型,O₇₈（26.79%）、O₂（23.21%）、O₁₅₇（17.86%）和O₁（14.29%）为主要流行血清型。56株大肠杆菌共检测出15种肠外大肠杆菌毒力基因,未检出papC、ibeA和ibeB基因。黏附相关基因fimC和抗血清存活因子相关基因ompA携带率为100%。aatA、yijP、irp2、mat、iss,检出率分别为98.21%、98.21%、98.21%、96.43%、92.86%。同时,大肠杆菌与铁转运相关基因iroN、fyuA、iucD、irp2检出率均在80%以上。56株大肠杆菌中有20株属于肠出血型大肠杆菌（enterohemorrhagic E.coli,EHEC）,其次是肠聚集型大肠杆菌（enteroaggregative E.coli,EAEC）（n=4）、肠产毒素型大肠杆菌（Enterotoxigenic E.coli,ETEC）（n=2）。这些菌株D群分离株较多,其次是B2群。通过MLST分型分析,共分为22个ST型,其中ST88（n=7）、ST85（n=6）、ST243（n=6）型为主要流行型。[结论] 结果显示大肠杆菌血清型多样,毒力因子种类繁多,致病性大肠杆菌同时携带多种毒力基因,表明动物源大肠杆菌具有较强的毒力基础。     

c-di-GMP对大肠杆菌生物膜调控的研究进展

大肠杆菌生物膜是由聚集于特定介质上的大肠杆菌菌体细胞相互黏附并分泌胞外基质聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)而产生的一种结构复杂的膜状聚集物。感染宿主后的致病性大肠杆菌在形成生物膜后会极大地逃避免疫系统以及环境中各种有害因素对其的影响,对宿主造成持续甚至致命的伤害。环二鸟苷酸(cyclic diguanosine monophosphate,c-di-GMP)是广泛存在于细菌中的第二信使,在调节生物膜形成过程中起到至关重要的作用。基于此,本文对近些年来有关c-di-GMP对大肠杆菌生物膜形成过程中菌体的运动、黏附以及EPS产生机制的研究进行了综述,以期为从c-di-GMP角度抑制大肠杆菌生物膜提供依据和思路。     

不同致泻性大肠杆菌感染调控细胞信号通路的研究进展

腹泻性大肠杆菌是在全世界引起人类和动物疾病的主要病原之一,也给社会经济带来巨大损失。根据致病机理的不同,可将腹泻性大肠杆菌分为6种:肠致病性大肠杆菌、肠出血性大肠杆菌、肠凝集性大肠杆菌、产肠毒素大肠杆菌、扩散黏附性大肠杆菌和肠侵袭性大肠杆菌。不同致病型大肠杆菌侵入宿主的方式及引起的炎症反应有所不同。文章综合分析了致病机制不同的大肠杆菌在调控宿主细胞信号通路方式上的不同,从炎症级联反应方面阐述了不同致病类型大肠杆菌的感染特征,并探讨了炎症信号通路与病原感染、预防和治疗的关系,以期为腹泻性大肠杆菌致病机制及治疗方案的研究提供帮助。     

以4-香豆酸为底物转化白藜芦醇大肠杆菌工程菌的构建

白藜芦醇具有多种生物活性,在食品、化妆品及生物制药中具有广阔的应用前景。利用合成生物学生产白藜芦醇是未来的发展趋势。将白藜芦醇合酶(resveratrol synthase,RS)和4-香豆酰-CoA连接酶(4-coumaric acid-CoA ligase,4CL)的编码基因整合到共表达载体pETDuet-1上成功构建了重组质粒pETDuet-rs-4cl,转化大肠杆菌BL21(DE3),在M9培养基中添加4-香豆酸,在诱导条件下培养,发酵液中白藜芦醇含量为8.6 mg/L。本研究在大肠杆菌中实现了白藜芦醇的转化,为微生物法生产白藜芦醇奠定了基础。     

和厚朴酚对大肠埃希氏菌生物被膜形成的抑制机制

【目的】研究不同浓度的和厚朴酚(honokiol)抑制大肠埃希菌(Escherichia coli)的供试菌株10389生物被膜(biofilm,BF)形成的作用机制。【方法】用氯化三苯基四氮唑比色法(TTC)和四唑盐减低法(XTT)测定honokiol抑制E.coli10389生物被膜形成的药物最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)及其抑制作用与时间的关系;通过qRT-PCR法检测不同浓度的honokiol对E. coli 10389生物被膜形成基因和群体感应系统相关基因表达量的影响;通过生物发光法和qRT-PCR法检测亚-MIC honokiol对E. coli 10389呋喃糖基硼酸二酯(AI-2)及其调控的与生物被膜形成相关的下游基因表达量的影响。【结果】Honokiol能抑制E.coli10389生物被膜的形成,但不同浓度的honokiol抑制E. coli 10389 BF形成的作用机制不同。其中,与对照组相比,MIC的honokiol能使E. coli 10389 BF形成相关基因编码毒素(hha)和细菌酸性调节因子(ari R) mRNA的表达量显著提高,抗毒素...     

产肠毒素大肠杆菌诱导肠上皮细胞凋亡的研究进展

产肠毒素大肠杆菌(enterotoxigenic Escherichia coli, ETEC)是引起人和动物腹泻的重要病原菌之一,其中黏附素和肠毒素是其感染引起腹泻的主要毒力因子。首先,黏附素介导ETEC与宿主小肠上皮细胞的黏附和定殖。随后,定殖的细菌产生肠毒素,导致水、电解质代谢紊乱,最终引起水样腹泻。传统的观点认为ETEC属于非侵袭性大肠杆菌,并不会引起肠上皮细胞凋亡和破坏肠道的屏障结构。但是越来越多的研究证据表明,在体外和体内ETEC感染均可诱导肠上皮细胞凋亡,破坏宿主肠黏膜屏障的完整性,促进疾病发展。本文将就ETEC不同毒力因子诱导细胞凋亡的具体机制、细胞凋亡与疾病发展的相关性以及在临床如何利用抗凋亡治疗预防ETEC感染等方面进行综述,旨为进一步深入阐明ETEC的分子致病机制提供参考,为防治ETEC引起的腹泻提供新策略。     

功能作图(functional mapping)分析大肠杆菌和金黄色葡萄球菌之间的竞争互作

【背景】功能作图(functionalmapping)模型是基于统计方法的分析生物体动态复杂性状发育的全基因组作图方法,旨在定位性状发育过程中的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),将功能作图应用于微生物研究有助于解析复杂的互作过程。【目的】利用功能作图定位两种微生物在动态生长发育过程中发挥显著作用的QTL,通过基因功能注释找到影响微生物表型生长的基因。【方法】将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌各100个菌株单独培养和一一配对共同培养,将取得的各菌株生长丰度表型数据和单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)数据进行关联分析,找到同一物种在不同培养条件下对生长起作用的显著QTL。【结果】通过功能作图分析,在大肠杆菌中定位到217个QTL,金黄色葡萄球菌中定位到152个QTL;通过功能聚类和基因注释分析发现,QTL所在候选基因中金黄色葡萄球菌scdA、sdrC、sdrD、ftsA和大肠杆菌phr、nagC、eptA、ppsA、priA、flim基因对微生物的生长发挥了较大作用。【结论】本文借助功能作图定位了大肠杆菌和金黄...     

利用CRISPRi挖掘大肠杆菌生物合成D-泛酸的关键基因

【目的】D-泛酸(D-pantothenic acid,DPA)是一种重要的功能化合物,被广泛应用于医疗保健、化妆品、动物食品和饲料等领域,具有良好的市场前景及应用。本研究以实验室保藏的大肠杆菌菌株DPAP10为底盘菌株,利用CRISPR干扰(clustered regularly interspaced palindromic repeats interference,CRISPRi)技术,筛选影响工程菌株DPA生物合成的内源性基因靶点。【方法】构建了p Target和pd Cas9的双质粒CRISPRi系统,可以实现对基因单个或组合表达抑制,摇瓶发酵检测基因抑制对DPA合成的影响;通过实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-q PCR)检测了基因抑制后的转录水平;通过高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)检测了中间代谢物分析代谢通路变化。【结果】成功从126个靶基因中筛选得到5个显著影响DPA合成的关键...     

外源CdS纳米粒子对大肠杆菌生长的影响

半导体纳米材料在光激发下产生光电子和空穴,会影响微生物生长,其中空穴的氧化性将对菌体造成损伤,而光电子的作用可能会促进微生物代谢。本研究以大肠杆菌(Escherichia coli)作为研究对象,通过OD₆₀₀和菌落形成单位(colony forming unit,CFU)的测定,评价添加外源硫化镉(cadmium sulfide,CdS)纳米粒子后大肠杆菌的生长变化;结合对胞内氧化酶活力、丙酮酸和丙二醛浓度的测定,及相关基因的实时荧光定量PCR分析,说明CdS对大肠杆菌代谢的影响。结果表明,在光照条件下,CdS的加入使大肠杆菌OD₆₀₀提升了32.4%,丙酮酸积累量提高了34.6%;分裂蛋白基因ftsZ上调,并维持在50%以上,三羧酸循环关键酶基因icdA和gltA相对表达量上调86%和103%。这表明微生物可利用半导体光电子,促进自身生长代谢。研究结果有助于加深对纳米粒子与微生物相互作用的认识。