废水处理中群体感应调控行为研究进展

群体感应是微生物在繁殖过程中分泌一些特定的信号分子,当信号分子浓度达到一定阈值后,可以调控某些基因表达,从而实现信息交流的现象.群体感应调控着生物膜形成、公共物质合成、基因水平转移等一系列社会性行为,广泛存在于各类微生物信息交流中.活性污泥、生物膜和颗粒污泥等生物聚集体广泛存在群体感应现象,了解和认识群体感应与微生物之间的调控行为,对于废水处理具有重要意义.本文综述了感应信号分子的分类、群体感应调控机制,群体感应在活性污泥、生物膜、好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥等废水处理中的调控行为的研究进展,并对废水处理中群体感应的研究进行了展望,以期为深入理解废水处理中群体感应调控行为提供参考.     

细菌群体感应淬灭酶及其病害防治研究进展

微生物细胞间通过信号分子进行信息交流的现象即群体感应(Quorum sensing,QS),QS广泛存在于微生物群体中,且可以调控特定基因尤其是很多致病基因的表达。群体感应淬灭(Quorum quenching,QQ)是基于群体感应现象提出的新型病害防治策略,即通过抑制信号分子的合成、监测或对信号分子进行酶降解、修饰的途径来干扰群体感应以达到防治病害的目的。利用群体感应淬灭酶(Quorum quenching enzymes)降解微生物信号分子,是目前毒性最小、最为有效的群体感应淬灭途径。迄今为止,多种细菌信号分子的群体感应淬灭酶都已有报道,其中,酰基高丝氨酸内酯(N-acyl homoserine lactones,AHLs)和顺-11-甲基-2-癸烯酸(cis-11-Methyl-2-dodecenoic acid)群体感应淬灭酶研究最为深入。综述并分析了群体感应淬灭酶及其病害防治的研究现状、存在的问题和未来研究方向,为今后发展新型绿色安全病害防控措施提供关键理论和技术支撑。     

水产品腐败菌群体感应系统及群体感应抑制剂研究进展

群体感应(quorum sensing,QS)是一种微生物细胞间进行信息交流的系统。腐败菌的一些特性也受到QS系统的调控。在水产品保鲜领域,腐败菌的群体感应逐渐成为研究热点。本文中,笔者着重对水产品中微生物的群体感应作用机制、主要腐败菌的群体感应现象以及群体感应抑制剂等方面的研究进展进行概述,并对目前群体感应研究中所出现的问题及发展进行了总结及展望,旨在为以群体感应为基础的新型食品保鲜材料的开发提供参考。     

基于群体感应的海鲈鱼源杀鲑气单胞菌CS12与水产特定腐败菌的共培养

杀鲑气单胞菌在水产品致腐、致病等方面存在潜在危害,为探究其危害机制及可能的控制方法,笔者基于群体感应系统对杀鲑气单胞菌自身生长、产信号分子能力以及与水产品常见特定腐败菌共培养情况进行了研究。结果表明:从腐败海鲈鱼中分离鉴定得到一株杀鲑气单胞菌CS12,与杀鲑气单胞菌B52的16S r DNA序列相似度达99%;该菌株不耐酸,p H≤5. 0不生长;能够诱导紫色杆菌CV026产紫色且紫圈扩散明显,气质检测分泌信号分子主要为C6-HSL;比较各单菌及共培养的情况发现,杀鲑气单胞菌CS12与不同腐败菌共培养时在不同生长时期表现出不同的生长特征;与荧光假单胞菌PF03共培养时存在群体感应抑制现象,产信号分子能力明显减弱。表明杀鲑气单胞菌CS12与荧光假单胞菌PF03共培养产生了较好的群体感应抑制效果。     

微生物群体感应系统与食品防腐保鲜

微生物群体感应(QS)是其群体密度变化时,通过信号分子的产生与接收对种内或种间菌体生理代谢状况进行调节的一种现象,其本质是微生物种内或种间的信息交流。当前,受微生物侵染腐败影响,世界范围内的食品损失巨大,有大量证据表明群体感应现象参与食品腐败过程,因此掌握微生物群体感应现象的基本规律对食品防腐保鲜与减少食物浪费有重要意义。基于此,笔者简要梳理了微生物群体感应的基本概念与原理,列举了食品腐败中部分常见的群体感应现象和部分群体感应抑制剂的研究,并提出合理性建议,以期为群体感应在食品领域的研究提供理论依据与支持。     

细菌群体感应调控多样性及群体感应淬灭

群体感应(Quorum sensing, QS)是细菌通过信号分子分泌、识别,从而调控基因水平转移、毒力因子分泌、芽孢产生及生物膜形成等群体行为的细胞交流机制。干扰信号分子的分泌、识别,可以阻断群体感应,实现群体淬灭。群体淬灭(Quorum quenching, QQ)是目前致病性控制、致腐性预防以及生物膜污染削减的重要策略之一。本文以群体感应信号分泌-识别-响应为主线,将群体感应分为等级、平行及竞争型三类调控方式,并对其特征进行了详细阐述;同时,探讨了信号分子类似物、信号分子降解酶剂、信号受体激活剂/抑制剂等策略在不同调控方式淬灭中的适用性;最后,对群体感应调控及淬灭进行了展望,以期为丰富细菌群体感应认知、促进群体淬灭应用提供参考。     

基于比较基因组学分析大黄鱼来源波罗的海希瓦氏菌的防御系统

【目的】波罗的海希瓦氏菌是冷藏海产品中常见的腐败菌,通过全基因组测序和转录组测序,分析它们的规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)系统和限制修饰(restricted modification,R-M)系统,为波罗的海希瓦氏菌的基础生物学研究和海产品中微生物的致腐机制提供理论基础。【方法】分析大黄鱼来源波罗的海希瓦氏菌SB-19株和W-3株的致腐能力,对W-3株的全基因组序列进行测序、组装和注释,结合已报道的SB-19株和27株希瓦氏菌的全基因组序列,采用比较基因组学方法探究它们的CRISPR和R-M系统的差异,进而对SB-19株和W-3株在不同生长时期进行转录组测序,以及两株菌内致腐相关基因的共进化分析。【结果】灭菌大黄鱼汁中产生挥发性盐基总氮和三甲胺值显示波罗的海希瓦氏菌SB-19株和W-3株分别为强致腐能力和弱致腐能力菌株;平均核苷酸一致性证实SB-19株和W-3株为波罗的海希瓦氏菌,但基于全基因组构建的系统发育树则发现二者之间存在遗传信息上的差异;SB-19株...     

水产品中微生物相互作用机制研究进展

水产品是优质蛋白的重要来源之一,但其极易受到微生物侵染而导致蛋白质降解,产生腥臭味等品质劣变现象,从而使感官可接受度下降,该问题已成为我国水产行业发展的制约因素之一。水产品的腐败变质往往是多种微生物共同作用的结果。在水产品贮藏过程中,菌群通过相互协作或竞争等作用推动菌群的演替、优势菌群的形成以及水产品的腐败进程。本文中,笔者综述了水产品中常见的腐败微生物种类及其对水产品腐败的影响,重点阐述多种微生物之间的相互作用及群体感应现象的研究现状,旨在为水产品保鲜技术研究与开发提供参考。     

群体感应在生物强化功能菌定殖及降解能力增强中的作用研究进展

由于难降解有机污染物和外界环境对水处理系统的冲击干扰,污水水质常出现不达标现象。引入外源含有相关功能基因并且具有基因水平转移能力的工程菌株进行生物强化处理是提高污水处理效能的有效措施。污水处理系统中存在能够分泌信号分子的菌体,菌间具有群体感应现象,当种群密度达到感应阈值时,菌体会通过释放信号分子来触发一些群体行为,从而激活相关基因的表达(如生物膜形成、生物发光、抗生素合成和毒力因子表达等)。早期的群体感应技术研究主要集中在信号传递学、微生物社会行为学和医学微生物领域,近年来,在水处理领域也开始有相继报道,研究表明群体感应在污水生物处理中发挥重要作用,并且影响生物强化菌株的定殖和污染物降解,因此群体感应行为调控是生物强化技术成效显著与否的关键因素。本文综述了群体感应及信号分子的作用机制、信号分子释放及存在的影响因素以及群体感应对菌株定殖、微生物群落结构和污染物去除的影响,并对从群体感应角度出发研究生物强化过程进行了展望,旨在为生物强化技术的有效实施及提升污水处理效能提供一种新思路,为深入理解生物强化过程中群体感应调控行为提供理论参考。     

海洋微生物群体感应与群体感应淬灭的开发利用

群体感应与感应淬灭在微生物中普遍存在,群体感应通过调控基因表达赋予细菌有益或有害的特性,这些特性与人类健康、农业及水产养殖等领域密切相关。群体感应现象首先发现于海洋环境,近几年海洋采样等相关技术的发展,极大促进了海洋微生物的群体感应与淬灭研究的快速发展。本文对细菌及典型真菌的群体感应作用机制、信号分子的多样性以及其与细菌致病性的相关性进行了阐述,对群体感应淬灭的机制与意义、淬灭因子多样性以及相关酶资源的发掘也进行了分析和展望。     

群体感应系统介导细菌生物膜形成的研究进展

群体感应(QS)是微生物之间的通讯机制,通过信号分子调控基因表达,这种交流可使细菌表达不同的生理行为,包括病原微生物的毒性、对抗生素的形成、生物膜的形成与生长等。生物膜的形成对微生物的代谢、毒力因子的表达等密切相关。群体感应现象与生物膜的形成相互依赖,生物膜提供菌体聚集场所,避免群体感应信号分子的扩散,聚集菌体的群体感应现象为生物膜的形成提供基础。群体感应系统不仅可直接介导细菌生物膜的形成,还可调节胞内第二信使分子水平,间接调控生物膜的生成。本文中,笔者从直接和协同其他信号分子两方面对细菌生物膜形成机制研究进展进行综述,为在工业应用中降低细菌耐药性、指导食品生产安全、提高功能性生物膜产量等方面提供理论依据。     

群体感应及其在动物病原菌致病中的作用

摘要: 群体感应是指微生物群体某些基因的表达受到与群体密度相关的信号分子调控的现象。微生物以酰基高丝氨酸内酯化合物,某些短肽分子,呋喃酮类化合物,以及一些小分子物质为信号分子,介导不同的群体感应系统。各群体感应系统之间以平行协同或层次串连的方式组织起来调控微生物各种基因。众多病原菌致病基因的表达与群体感应密切相关,主要表现在：群体感应帮助微生物对宿主的侵袭和定殖;调控毒力因子的产生和作用于宿主;以及介导病原菌对宿主的免疫能力和药物抗性。进行群体感应对微生物致病过程调控的研究,将有利于从群体感应入手进行病原菌防控新策略的探索。     

微生物信号分子降解酶研究进展

微生物细胞之间存在的信息交流称为群体感应。群体感应在实现微生物的生物学功能方面具有重要作用,包括调节致病性、参与生物膜的形成等。微生物能够分泌特定的信号分子,通过对信号分子的检测及应答,调控目的基因的表达。抑制信号分子的积累,能够干扰群体感应系统,使微生物丧失生物学功能。研究较为全面的一类信号分子是酰基高丝氨酸内酯(acylhomoserine lactone,AHL),此类信号分子可以通过酶法降解。目前已鉴定出的AHL降解酶主要分为AHL内酯酶和AHL酰化酶两类。综述了信号分子降解酶的来源、筛选方法、纯化技术、酶学性质、作用机制及在病害防治方面的应用。对信号分子降解酶的研究有助于完善群体感应系统的调控机制,并为微生物疾病的防治提供新策略。     

群体感应(QS)在牙菌斑形成中的研究进展

形成牙菌斑的生物膜中存在大量微生物,各种微生物通过高丝氨酸内酯(AHL)或寡肽等不同的信号分子产生群体感应(QS),形成的群体感应使各种微生物建立了区系平衡,对龋齿及牙周炎等口腔疾病的治疗产生严重影响。因组成生物膜的各种微生物对抗生素的敏感性和耐受性有显著差异,因此在治疗中增加了对宿主免疫的相应要求。为进一步探讨QS系统在牙菌斑形成中的作用特点,本文就牙菌斑的形成与抗药机制、群体感应系统及其信号分子、群体感应系统的抑制因子和研究展望进行综述。     

生物聚集体中群体感应作用的研究进展

群体感应是微生物利用信号分子感知环境条件并进行特定基因表达调控.近年来,随着群体感应在微生物信息交流中的作用日益凸显,其在生物聚集体(生物膜和颗粒)形成过程中的作用受到广泛关注.本文综述了自体诱导信号分子AI的分类和相应的群体感应调控方式,以及群体感应信号分子对生物聚集体形成和结构稳定的调控,并对群体感应研究新领域进行了展望.     

噬菌体群体感应系统及其分子机理研究进展

群体感应(Quorum Sensing,QS)是微生物群体在生长过程中,随着群体密度的增加,其分泌的"信号分子"的浓度达到一定阈值后与微生物体内特定受体结合,从而影响微生物特定基因表达,导致其生理和生化特性的变化,表现出少量菌体或单个菌体所不具备的特征。1994年Fuqua提出群体感应概念后就成为微生物领域的研究热点。然而,群体感应的研究主要集中在细菌中,但近年来群体感应在噬菌体、真菌中也不断被发现,尤其自2017年Erez在多种枯草芽孢杆菌噬菌体中发现群体感应现象,并且揭示噬菌体群体感应主要调控其溶源-裂解途径的转换。近年来的研究又陆续在其他噬菌体中发现了群体感应。本文综述了噬菌体群体感应系统最新研究进展及其相关的基因功能和分子机理。     

海产品嗜冷菌波罗的海希瓦氏菌中3个冷激蛋白功能分析

【目的】波罗的海希瓦氏菌是冷藏海产品中常见的腐败菌,而该菌中关于冷激蛋白的功能研究尚未见报道。本研究从分子生物学角度分析波罗的海希瓦氏菌中3个冷激蛋白各自的功能。【方法】采用BEAST软件分析γ-变形菌纲中部分食源性微生物的冷激蛋白进化时间,接着利用实时荧光定量PCR方法检测波罗的海希瓦氏菌3个冷激蛋白基因的表达规律,进而构建3个冷激蛋白的基因敲除株,分析敲除株在不同温度和不同环境胁迫条件下的生长状况、群体感应现象以及致腐能力,最后构建3个冷激蛋白的异源表达菌株并分析它们在不同温度和不同环境胁迫条件下的生长状况。【结果】波罗的海希瓦氏菌中鉴定到3个冷激蛋白,分别为cspC、cspD、cspG。所有γ-变形菌纲的cspD基因单独聚成一支,并于1 109.6百万年前与其他csp基因相分离,波罗的海希瓦氏菌的cspC和cspG在858.8百万年前互相分开。cspG基因是波罗的海希瓦氏菌低温生存的必需基因,且广泛响应环境胁迫条件;cspC基因对cspG基因功能的实施起辅助作用;cspD不响应冷激,但却会随生长阶段的变化而发生变化。此外,cspC基因和cspG基因在低温条件下与细菌的致腐能力相关。【结论】波罗的海希瓦氏菌3个冷激蛋白基因各有不同,且cspC基因和cspG基因与该菌致腐能力有关,这为今后研究腐败菌的冷适应和致腐机制提供了新思路。     

真菌的群体感应现象及群体感应分子(QSMs)研究进展

为适应环境变化,微生物细胞间进行信息交流,导致其菌体形态、生物被膜的形成、毒素分泌等生理生化特征发生变化,这种细胞间交流的现象称为群体感应现象。最初在细菌中发现这种复杂的交流方式,后来,在真核生物(真菌)中也发现了这种现象,白色念珠菌是较早被报道具有群体感应系统的真菌之一。目前,已经在各种真菌中鉴定出了许多群体感应分子,其中,围绕白色念珠菌的群体感应现象及机制研究报道较多,发现了其主要的群体感应分子及其调控作用机制。本文中,笔者主要针对白色念珠菌群体感应分子的挖掘及其生理效应进行系统综述,此外,还对其他真菌群体感应现象及群体感应分子进行概述。最后,笔者预测不同真菌群体感应研究发展方向和潜在应用。     

群体感应抑制剂及其在食品保藏中的应用研究进展

细菌在生长过程中会合成并释放一种叫做信号分子的化学因子,作为细胞间或细胞内传递信息的介质。这种信号分子积累到一定水平,会对细菌生理性状的表达产生调控作用,即群体感应现象。细菌群体感应现象对食品腐败变质过程也有很大的影响。因此,研究群体感应抑制剂在食品保藏中的作用就显得尤为重要。本文中,笔者根据细菌分泌信号分子类型的不同,综述了不同细菌的群体感应抑制剂及其在食品保藏中的应用。     

细菌群体感应信号分子N-酰基高丝氨酸内酯的检测

群体感应是细菌生长到一定密度时相互感应,并进行基因表达及调控产生的独特、多样的群体行为现象。N-酰基高丝氨酸内酯(AHL)类化合物是革兰阴性菌群体感应中最重要的一类信号分子,调控许多生理特性基因的表达。快速、简便、有效地检测细菌能否产生AHL或产生何种信号分子,成为深入研究和了解细菌群体感应的重要手段。我们就细菌群体感应信号分子AHL检测的基本原理和方法及国内外研究进展进行了总结。