模拟水流扰动对香溪河库湾浮游病毒-宿主动态的影响

【背景】浮游病毒是淡水生态系统的重要组成部分,在调节浮游细菌和藻类群落结构及调控系统物质循环过程中起着重要的作用。水库具有不同于湖泊的水动力过程,产生的扰动可能影响浮游病毒的调控功能。【目的】研究水力扰动对浮游病毒-宿主动态的影响,为阐释水库生境下浮游病毒生态功能提供理论依据。【方法】以香溪河库湾原水为材料,模拟不同流速扰动对病毒-宿主动态的影响;通过病毒丰度、宿主丰度、宿主裂解率、宿主溶源诱导率等参数的变化反映这种动态变化过程,并分析其与环境因子间的关系。【结果】0.05 m/s和0.10 m/s的流速扰动强度对浮游植物和浮游细菌生长有显著促进作用,但扰动对浮游病毒丰度的影响不显著;扰动能促进病毒介导的浮游植物和细菌裂解率上升,而且0.05 m/s扰动强度的促进作用大于0.10 m/s;同时,扰动显著降低了浮游植物溶源诱导率,但引起浮游细菌溶源诱导率的显著上升(P<0.05)。【结论】模拟扰动对浮游病毒-宿主动态过程产生了显著的影响,表明水库浮游病毒维持种群延续的生态策略可能与湖泊浮游病毒存在差异。     

噬菌体与细菌相互作用的分子机制研究进展

噬菌体与细菌是自然界中存在最广泛的两类微生物,两者在群体水平、个体水平以及分子水平上均存在复杂的相互作用关系.细菌能够影响溶原性噬菌体的溶原-裂解决策,而被噬菌体感染的细菌基因表达谱也会受到噬菌体影响,使宿主菌的代谢、应激、抵抗力、毒性等多种性状发生改变.现从细菌和噬菌体两者的角度,分别综述细菌抵抗噬菌体感染以及噬菌体...     

流式细胞仪检测纳帕海高原湿地浮游病毒和浮游细菌丰度

【背景】浮游病毒是水体微生物群落中重要的组成成分,深入研究浮游病毒的时空分布有助于更好地保护和开发当地的微生物资源。【目的】对采集到的纳帕海高原湿地水样中的浮游病毒和浮游细菌进行计数,揭示纳帕海高原湿地浮游病毒的分布规律。【方法】采用流式细胞仪检测2013年12月和2014年9月纳帕海高原湿地7个水样的浮游病毒与浮游细菌丰度,并对影响浮游病毒丰度的因素,如细菌丰度、叶绿素a含量以及其他环境因子进行了相关性分析。【结果】季节分布上,雨季浮游病毒和浮游细菌丰度高于旱季;水平分布上,原水样品的浮游病毒高于湿地水和淤泥水。旱季水样的浮游病毒丰度受到细菌丰度及叶绿素a浓度的影响较大;雨季水样的浮游病毒丰度受到水体的p H值和温度的影响较大。【结论】纳帕海高原湿地的浮游病毒和浮游细菌是比较活跃的。浮游病毒丰度在不同季节、不同采样点受到细菌丰度和叶绿素a浓度等因素的不同影响。在旱季噬菌体而非噬藻体或浮游植物病毒是纳帕海高原湿地中浮游病毒的优势种群。     

纳帕海高原湿地浮游病毒丰度及其与可溶性有机碳关系

【背景】浮游病毒在有机碳循环中具有重要作用。【目的】研究纳帕海高原湿地不同季节水样及土样中的浮游病毒和细菌丰度,并分析不同季节浮游病毒丰度与可溶性有机碳的关系。【方法】利用荧光显微镜技术检测不同季节水样中浮游病毒和细菌丰度,利用流式细胞仪技术检测不同季节土壤样品中病毒颗粒和细菌丰度。【结果】雨季所有样品浮游细菌和浮游病毒丰度分别为3.38×10~6/mL和4.38×10~7/mL,旱季所有样品的浮游细菌和浮游病毒丰度分别为8.85×10~5/mL和9.66×10~6/mL,浮游细菌和浮游病毒丰度年平均值分别为2.13×10~6/mL和2.67×10~7/mL。不同季节浮游细菌和浮游病毒的丰度有显著性差异,雨季明显高于旱季(P0.01)。雨季细菌碳产量为8.01μg C/(L·h),旱季为10.30μg C/(L·h)。雨季浮游病毒裂解细菌贡献的可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)占总DOC库的32.38%-76.38%,而旱季为8.23%-47.87%。【结论】浮游病毒在纳帕海高原湿地有机碳循环中具有重要作用。     

流感病毒血凝素蛋白裂解机制的研究进展

血凝素(Hemagglutinin,HA)是流感病毒的主要表面抗原之一,诱导机体产生中和抗体,介导病毒囊膜与靶细胞膜融合,从而启动病毒对宿主细胞的感染过程。HA蛋白以前体形式合成,需经宿主蛋白酶水解为HA1、HA2两个亚单位,并以二硫键连接,病毒才获得感染性。研究表明宿主蛋白酶的分布与流感病毒感染后的致病力和组织嗜性有直接关系。潜在的裂解酶及其抑制因子的发现为流感的防治提供了新的思路,成为干预治疗的新潜在靶点。就当前国内外关于流感病毒血凝素的结构与功能、裂解机制及其应用的研究进展进行综述。     

检测噬菌体DNA法鉴别细菌的溶原性

根据前噬菌体的可诱导性,将细菌培养物经丝裂霉素C诱导,诱导液滤过除菌,经核酸酶处理和聚乙二醇(PEG 6000)浓缩,再用苯酚进行抽提。通过检测抽提物中有无DNA,以确定菌株的溶原性。实验证明从溶原菌诱导液中可提取DNA,同时表明该DNA确为溶原菌诱导出的噬菌体DNA,而非溶原性菌以同样方法不能取得DNAo用此方法,可以作为鉴别细菌溶原性的一个手段。     

前噬菌体研究进展

噬菌体是地球上最多的生物实体,一直被认为是细菌的天敌。然而随着基因组学和分子生物学等技术的快速发展,人们发现噬菌体与宿主之间存在微妙而复杂的关系。前噬菌体是指溶原性细菌内存在的整套噬菌体DNA基因组,广泛分布在细菌基因组中,对调节细菌宿主生理具有重要作用,如参与调节宿主的毒力、影响生物膜形成、赋予宿主免疫力等。有趣的是,前噬菌体可以通过"监听"细菌的群体感应来调节自身的溶原–裂解状态。近年来,一些细菌中由前噬菌体编码的抗CRISPR蛋白的发现引起了人们对前噬菌体研究的关注。因此,对前噬菌体的研究可以为改造宿主和前噬菌体提供基础理论参考。本文对前噬菌体的预测、分布、分类及功能进行了综述,以期为进一步研究噬菌体与宿主间的关系提供基础。     

贫营养湖泊花神湖和紫霞湖浮游细菌群落结构分析

以南京市花神湖和紫霞湖两个贫营养型湖泊为研究对象,通过构建花神湖和紫霞湖16S rRNA基因克隆文库探讨了浮游细菌群落结构组成的变化。结果表明,花神湖和紫霞湖两湖泊水体中浮游细菌群落结构相似,主要隶属于放线菌门(Actinobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、α-变形菌门(Alphaproteobacteria)、β-变形菌门(Betaproteobacteria)、杆菌门(Bacteroidetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),其中放线菌门(Actinobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、β-变形菌门(Betaproteobacteria)是优势细菌类群。两个湖泊水体中75%的细菌与GenBank中已有的未培养细菌同源性高于97%,同时在两个克隆文库中还发现了6个淡水细菌新类群。通过对低纬度区域贫营养型湖泊浮游细菌群落结构的分析,加深了我们对浮游细菌多样性的了解,表明湖泊浮游细菌多样性有待进一步认识。     

分子生物学方法在浮游病毒多样性研究中的应用

病毒是海洋及淡水微生物群落的重要组成部分,在调控微生物环路、驱动生物地球化学循环、维持浮游植物与细菌多样性等方面扮演着重要角色。然而,传统的病毒培养及定量技术难以对浮游病毒群落结构与多样性进行深入而全面的解析。微生物分子生态学技术的快速发展及广泛应用为此提供了新的途径。概述了克隆文库分析方法、凝胶脉冲场电泳(PFGE)技术、DNA指纹图谱、DNA微阵列、宏基因组技术等分子生物学方法的基本概念及其在研究浮游病毒的种群结构与遗传多样性及其与环境因素之间的相互关系等方面的应用状况。     

噬藻体PP对野生宿主——丝状蓝藻的吸附率、裂解周期及释放量的影响

研究在日光光照条件下,以自然水体中存在的丝状蓝藻作为噬藻体PP的野生宿主,用离心法测定了噬藻体PP对野生宿主藻的吸附率,用一步生长曲线法获得了噬藻体PP对野生宿主藻的裂解周期及释放量。结果表明:噬藻体PP对野生宿主藻在60min时能够达到的吸附率为1.79‰,吸附系数为8.09%,噬藻体PP感染野生宿主藻的潜伏期介于45～75min之间,平均释放量为34.32PFU·Cell-1。上述结果一方面说明,噬藻体PP感染野生宿主藻的吸附系数、潜伏期及释放量均远小于以实验室培养的鲍氏织线藻作为宿主所得到的数据;另一方面也说明,噬藻体PP具有较强的吸附和裂解野生宿主的能力,这将有助于解释噬藻体PP在淡水富营养化水体中具有广泛分布的现象。     

药用植物肿节枫诱导前噬菌体有效组分的分析

在11种溶原性细菌系统中,以双层琼脂平板-纸片法检测药用植物肿节枫对前噬菌体的诱导作用,表明温和性噬菌体φ52 Ⅰ溶原化的金黄色葡萄球菌2009,对肿节枫的诱导反应最为敏感。其它溶原性菌株,包括曾用以筛选抗肿瘤药物的大肠杆菌K_(12)(λ)-K_(12)S系统都呈阴性反应。化学成分的进一步分析说明,仅肿节枫黄酮糖苷组分Ⅰ具有诱导活性。并与丝裂霉素C作了比较。     

重组杆状病毒表达尼帕病毒融合蛋白和受体结合蛋白的研究

构建了表达尼帕病毒(Nipah virus,NiV)囊膜功能糖蛋白F和G的重组杆状病毒rBac-NF、rBac-NG。Western-blot证实大小分别为61kD和66kD的重组融合蛋白(rNF)和受体结合蛋白(rNG)分别在rBac-NF、rBac-NG感染的昆虫细胞中获得表达,并且rNF前体F0可在昆虫细胞内进一步有效裂解为F1(~49kD)和F2;采用兔抗NiV病毒高免血清间接免疫荧光检测重组杆状病毒表达F和G蛋白显示出良好的特异免疫反应原性。以rBac-NF、rBac-NG感染的昆虫细胞裂解液稀释后直接包被ELISA板,间接ELISA检测兔抗灭活NiV全病毒高免血清中的F和G蛋白特异性抗体,同样具有良好的敏感性和特异性;以rBac-NF和rBac-NG感染昆虫细胞培养物直接免疫BALB/c小鼠,可诱导显著的NiVF和G蛋白特异体液免疫反应,产生的特异抗体可有效中和NiV囊膜蛋白F和G介导的伪型VSV重组病毒侵入NiV易感宿主细胞的感染性。结果表明,杆状病毒表达重组F和G蛋白抗原具有替代NiV全病毒,作为安全、经济、敏感和特异的诊断抗原的潜力,并为重组病毒亚单位疫苗防制尼帕病毒性脑炎的探索研究奠定了基础。     

感染丝状蓝藻的噬藻体的裂解周期和释放量的测定

近年来,随着浮游病毒的认识的深入,人们认识到浮游病毒对水体中初级生产力的影响是巨大的[1],其主要证据就是发现噬藻体在海洋蓝藻的种群控制上发挥着重要作用[2]. 噬藻体的释放量和裂解周期是衡量噬藻体感染力的重要指标,很多重要的生态指标如病毒在生态系统中对宿主的致死率、病毒种群得以维持的阈浓度等都需要使用病毒的释放量和裂解周期来加以推算[3,4], 因此准确地测定这两个基本参数是十分重要的.在自然界,很多丝状蓝藻,如颤藻、鱼腥藻、螺旋藻、席藻等是能够形成水华的,其中有些还具有产毒的功能[5].丝状蓝藻的形态特征有别于单细胞蓝藻, 在被噬藻体感染时,丝状蓝藻的感染周期和光合生理也与单细胞蓝藻有较大的差异[6],因此研究裂解丝状蓝藻的噬藻体的方法可能不同于感染单细胞的噬藻体.本次试验以一种感染丝状宿主的噬藻体为材料,探讨了确定其裂解周期和释放量的研究方法.     

裂解或溶源-细菌遭遇噬菌体后的命运抉择

噬菌体是地球上数量最丰富的有机体,其在自然生态系统的塑造和细菌进化驱动中发挥着至关重要的作用。在与宿主的相互斗争中,噬菌体可以选择以下2种方式决定其与宿主的命运:(1)裂解:通过裂解宿主细胞最终大量释放噬菌体颗粒;(2)溶源:将其染色体整合到宿主细胞基因组中,与宿主建立一种潜在的互存关系。对于一些温和的噬菌体,这种倾向进一步受到感染多样性的调节,其中单一感染主要是裂解性的,而多重感染则多是溶源性的。溶源性的噬菌体不仅可以根据外界环境的理化因子,还可以通过细菌自身的群体感应系统来启动裂解-溶源开关,进而决定其宿主菌的命运。与此同时,宿主细菌在与噬菌体长时间的斗争中也进化出了针对噬菌体的手段。总而言之,噬菌体深刻影响着细菌的群落动态、基因组进化和生态系统等,而这一切都取决于噬菌体与宿主间的斗争模式(裂解/溶源性感染)。本文探讨了导致温和噬菌体对宿主菌进行裂解-溶源命运抉择的影响因素并系统性总结了细菌在面对噬菌体侵染时的应对策略的最新研究进展,以期能为噬菌体与宿主的研究提供建议和帮助。     

也西湖噬藻体的分离与鉴定

【背景】噬藻体是一类特异性侵染蓝藻的病毒,广泛存在于淡水和海水水体中,参与调控宿主蓝藻的丰度和种群密度,被认为是潜在的蓝藻水华生物防控工具。但目前的研究多集中于海洋噬藻体,对淡水噬藻体的生物学特性和结构生物学等研究较少。【目的】分离更多种类的淡水噬藻体,为研究淡水噬藻体的三维结构、侵染机制、与宿主的共进化关系,及其在蓝藻水华防治中的应用提供理论基础。【方法】采集中国科学技术大学西校区内景观湖也西湖水华暴发水域的水样,利用液体培养基和双层固体平板法对17种宿主蓝藻进行筛选,通过NaCl-PEG沉淀法和氯化铯密度梯度离心分离和纯化噬藻体,并利用负染电镜观察噬藻体的形态,同时采用梯度稀释法测定裂解液的效价。【结果】发现也西湖的水样可特异性侵染本实验室分离自巢湖的一株拟鱼腥藻Pan。侵染后的裂解液中存在4株形态各异的噬藻体,包括1株短尾噬藻体和3株长尾噬藻体,其中包括首次发现的1株含有非典型长轴状头部结构的淡水噬藻体。【结论】也西湖作为巢湖流域的一个小型水体,具有与巢湖类似的水华蓝藻及其噬藻体分布谱,因此可以用于模拟大型湖泊进行相关分子生态学和生物防控的研究。     

江苏沿岸海域浮游病毒的时空分布

在2006.7—2007.12期间,采用SYBR Green I染色-荧光显微直接计数法,对江苏沿海海域浮游病毒丰度进行了四个季度的调查,同时调查还包括细菌丰度、叶绿素a浓度。浮游病毒水平分布呈现中间高,两侧低。苏北浅滩海域病毒含量最高,最高值为47.90×106个/mL;吕泗海域最低,最低值为0.03×106个/mL。季节变化表现为冬季最高,夏季次之,春秋季相当。垂直分布也变现为明显的季节变化,除秋季外,表层浮游病毒丰度高于底层水体。浮游病毒与细菌丰度比(VBR)为0.30—180.08,平均为18.35。春季浮游病毒与叶绿素a、细菌之间均存在较强的相关性,相关系数分别为0.79和0.74(P<0.01);而在秋季,浮游病毒只与细菌有较强的相关性(r=0.79,P<0.01),这说明不同季节,浮游病毒的主要宿主会发生变化。     

噬菌蛭弧菌对鱼类常见致病菌裂解作用的研究

调查了北京地区２５份水样,其中２４份检出噬菌蛭弧菌。本次试验选用４株鱼类主要致病菌为宿主菌,检出的蛭弧菌对上述４种细菌的裂解范围有所不同。其中嗜水气单胞菌可被全部检出的蛭弧菌裂解（２４／２４）,其他３株菌仅部分被裂解,依次为肠型点状气单胞菌（１７／２４）,荧光假单胞菌（９／２４）,鳗弧菌（７／２４）。本次试验直接从水样中检出６株对４种宿主菌均有裂解作用的蛭弧菌,为进一步利用蛭弧菌防治鱼类常见细菌性疾病提供了可用资料。     

噬菌蛭弧菌对鱼类常见致病菌裂解作用的研究*

调查了北京地区２５份水样,其中２４份检出噬菌蛭弧菌。本次试验选用４株鱼类主要致病菌为宿主菌,检出的蛭弧菌对上述４种细菌的裂解范围有所不同。其中嗜水气单胞菌可被全部检出的蛭弧菌裂解（２４／２４）,其他３株菌仅部分被裂解,依次为肠型点状气单胞菌（１７／２４）,荧光假单胞菌（９／２４）,鳗弧菌（７／２４）。本次试验直接从水样中检出６株对４种宿主菌均有裂解作用的蛭弧菌,为进一步利用蛭弧菌防治鱼类常见细菌性疾病提供了可用资料。     

淡水湿地浮游病毒的空间分布

在2006年3～7月间,对湖北省内15个营养水平不同的湿地水体中浮游病毒的分布规律开展了大规模研究.采用荧光显微直接计数法测定了浮游病毒丰度,同时还测量水体透明度、水温、pH、总氮、总磷、COD、叶绿素a浓度及活菌数. 结果显示,浮游病毒丰度不但与活菌数和叶绿素a浓度显著相关(P<0.05),而且也与COD和水温极显著相关(P<0.01),这一结果说明有机物浓度和水温分别是决定淡水湿地中浮游病毒空间和时间分布的重要因素. 进一步的分析还表明在富营养化水体中,浮游病毒与活菌数的相关性(P<0.05)高于与叶绿素a浓度的相关性(P>0.05),说明噬菌体(而不是浮游植物病毒)是富营养化水体中浮游病毒的优势种类.     

靶向宿主代谢重编程的溶瘤病毒调控策略

溶瘤病毒是一类天然的或经过基因编辑后能特异性在肿瘤细胞中复制、发挥抗肿瘤效应的病毒。溶瘤病毒的抗肿瘤效应主要通过以下两个方面实现：a. 直接的溶瘤效应，例如诱导肿瘤细胞发生凋亡、促使细胞裂解等；b. 溶瘤病毒作为一种激活免疫的药物，通过诱导机体产生强烈的抗肿瘤免疫，达到清除肿瘤的目的。溶瘤病毒疗法作为免疫疗法的一个重要分支，因其具有肿瘤特异性，便于基因改造等优点，成为该领域的研究热点。截至目前，处在临床实验招募和完成阶段的溶瘤病毒疗法虽然已达100多例，但已批准上市的产品仅有4款。溶瘤疗法应用于肿瘤治疗领域还面临着诸多挑战。因此，系统性回顾溶瘤病毒的改造策略，深入了解溶瘤病毒的生物学过程显得尤为必要。病毒依赖于宿主完成复制、增殖过程，其生物学过程与宿主的代谢状态密切相关。肿瘤的标志性特征为代谢重编程，即肿瘤细胞重新构建代谢网络以满足指数生长和增殖的需求并防止氧化应激的过程。通常包括糖酵解的增强和谷氨酰胺分解，以及线粒体功能和氧化还原稳态的变化。通过靶向宿主代谢重编程增强溶瘤病毒的复制、溶瘤能力是当前极具前景的方向。本文综述溶瘤病毒的临床应用现状及与代谢相关的调控机制，为进一步开发新型溶瘤病毒以及联用方式提供新的思路。