一个降解染料的希瓦氏菌新种——中国希瓦氏菌

从细胞形态、生理生化特性和16S rRNA基因和gyrB基因序列同源性分析等方面对一株广谱高效染料降解菌D14进行了鉴定.菌株D14的细胞壁革兰氏染色为阴性,细胞为杆状,大小为0.6μm～1.0μm×1.0μm～4.0μm,周身纤毛,极生单鞭毛,其生长pH范围为pH 7.0～10.0,最适生长pH为8.0,生长温度范围为4℃～40℃,最适生长温度为20℃～30℃.该菌株具有还原三价铁,液化明胶、Tween40和Tween 80,产生H2S的能力.在乳酸钠存在的条件下,能还原硝酸盐、亚硝酸盐、铁氧化物和硫代硫酸钠.可利用D-半乳糖、D-葡萄糖、蔗糖、丙酸钠、L-亮氨酸等多种有机物为碳源.BIOLOG细菌自动鉴定系统鉴定结果表明该菌株应归属于希瓦菌属.16S rDNA和gyrB基因序列分析结果表明,菌株D14与其亲缘关系最近的菌株Shewanella putrefacien ATCC8071T的16S rDNA序列相似值为97%(小于97.7%),gyrB基因序列相似值为87%(小于90%).菌体所含有的主要脂肪酸为iso-15:0,16:1ω7c,15:0和16:0,DNA中(G C)mol%含量为49.3.结合菌株D14的生理生化特征和分子生物学特性,将菌株定为希瓦氏菌属的一个新种,命名为中国希瓦氏菌(Shewanella cinica)D14T.     

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...     

利用转座质粒plasposon构建荧光标记的脱色希瓦氏菌S12

采用分子生物学手段将具有转座功能的自杀性质粒pTnMod-okm与荧光蛋白基因eyfp构建重组质粒pTE-okm。pTE-okm通过结合转移进入脱色希瓦氏菌S12中,质粒上的转座子元件转座到S12的染色体上,而质粒本身的窄宿主复制位点使其在S12中不能得到有效的复制而"自杀"。荧光显微镜下筛选表达荧光蛋白的脱色希瓦氏菌克隆,通过对其提取质粒确定pTE-okm已经在脱色希瓦氏菌中自杀。筛选得到生长速度未发生延迟、脱色能力不受影响的荧光标记菌株S12-40。标记的脱色希瓦氏菌在无抗生素压力的情况下培养,传代20次(8h/次)后在荧光显微镜下依然查看到荧光蛋白的表达。该菌株的构建为研究其生态学行为奠定了基础。     

异源表达海苏特氏菌Argonaute蛋白基因提高酿酒酵母脂肪酸含量研究

Argonaute蛋白作为一类高度保守的蛋白,是小RNA调控代谢机制的重要参与者,是RNA干扰所必须的,然而此蛋白在酿酒酵母中却未被发现。为初步探究海苏特氏菌Argonaute蛋白基因对脂肪酸含量的影响,以海苏特氏菌全基因组为模板,克隆并表达了海苏特氏菌Argonaute蛋白基因的CDS区。生物信息学分析发现该基因具有基因沉默调节因子SIR2结构域。将海苏特氏菌Argonaute蛋白基因连接至载体p ZMG中获得重组载体p ZMG-Jm-Argonaute并转化至酿酒酵母BY4742中,GC-MS检测显示,重组菌株总脂肪酸含量相对于野生菌株显著提高了6. 4%,其中不饱和脂肪酸C161含量显著提高了8. 3%,结果表明Jm-Argonaute蛋白基因能够提高酿酒酵母BY4742不饱和脂肪酸C161的含量,从而为深入研究该基因在菌体内对脂肪酸代谢的调节机制提供参考。     

希瓦氏菌铁稳态及调控的研究进展

铁元素通常以蛋白辅因子的形式参与一系列重要的生命过程,是绝大多数生命必需的营养物质。在细菌生命过程中,一方面铁短缺是必须克服的严峻挑战,另一方面铁过量又会危及生命。铁的这种二元性质要求细菌必须严格保持体内的铁稳态。当前革兰氏阴性菌铁稳态的作用模式及理解主要基于肠道细菌大肠杆菌的长期探索成果。近年来,在环境细菌中开展的相关研究揭示了革兰氏阴性菌的铁稳态机制存在出乎意料的多样性:细菌中铁稳态相关的生物途径及组成蛋白、关键调控系统的生理影响以及铁稳态与其他生物过程的相互影响等方面都显示不同菌种的生存和进化特征。本综述以希瓦氏菌中的相关发现为基础,分析总结革兰氏阴性菌铁稳态重要途径及其组成的多样性、不同途径的相互影响以及调控因子的生理影响和调控机理等方面的研究进展和未解决的问题,以期为革兰氏阴性菌铁稳态的研究提供参考。     

脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis)S12T的脱色特性

从印染废水活性污泥中分离到一株高效染料脱色菌,经鉴定该菌株为希瓦氏菌属的一个新种,命名为脱色希瓦氏菌(Shewanelladecolorationis)S12T。该菌株在偶氮染料浓度为50mg/L的培养基中培养4h后,染料去除率达到96%,对偶氮染料的最高脱色浓度达到2000mg/L。在浓度为500mg/L的偶氮染料平板上生长4d后,可观察到明显的脱色圈。全波长光谱扫描的结果表明希瓦氏菌S12T以生物降解的方式对偶氮染料进行脱色。希瓦氏菌S12T的脱色酶为组成型的胞内酶。     

海藻希瓦氏菌(Shewanella alga)发酵培养基条件优化的研究

目的:优化海藻希瓦氏菌生产河豚毒素的发酵培养基。方法:通过测定菌体密度(用OD600表示)和菌体收获量,研究了部分初始条件及添加不同营养物质对海藻希瓦氏菌生长的影响,采用单因素试验和正交试验对发酵条件进行了优化。结果:最适发酵初始pH为7.5,最适摇瓶装液量为150mL。通过正交试验找出最大影响因素为葡萄糖供应,优化后的培养基最佳配方为:在2216E培养基中添加1.0%葡萄糖、2.5%酵母粉、1.0%磷酸高铁。结论:优化后的培养基培养供试菌,菌体收获量比在2216E培养基中培养增加了2.012g.L-1。     

中国希瓦氏菌D14T的厌氧腐殖质呼吸

实验证明,希瓦氏菌新种（Shewanella cinicaD14T）在厌氧条件下可以利用多种有机酸盐和甲苯等环境有毒污染物作为电子供体,以腐殖质作为唯一末端电子受体进行厌氧呼吸（即醌呼吸）。电子在细胞膜呼吸链的传递过程中,偶联能量的产生来支持菌体的生长,1mmol/L AQDS可支持细胞增殖约60倍。电子供体的氧化和唯一电子受体腐殖质还原之间存在着动态的偶联过程,随着电子供体量的增加腐殖质还原的量也随之增加。典型呼吸链抑制剂诸如：抑制FeS中心的Cu2+ ,甲基萘醌类似物标桩菌素,抑制甲基萘醌氧化型向还原型转化的双香豆素和细胞色素P450的专一抑制物甲吡酮等对腐殖质的还原有着极为显著的抑制作用,为进一步证明希瓦氏菌（Shewanella cinica）D14T可利用腐殖质进行厌氧呼吸提供了有力的佐证。而D14T在进行腐殖质呼吸的同时,对于甲苯,苯胺等环境有毒物质的有效降解则具有着重要的环境学意义。     

中国希瓦氏菌D14^T的厌氧腐殖质呼吸

实验证明,希瓦氏菌新种(ShewanellacinicaD14T)在厌氧条件下可以利用多种有机酸盐和甲苯等环境有毒污染物作为电子供体,以腐殖质作为唯一末端电子受体进行厌氧呼吸(即醌呼吸)。电子在细胞膜呼吸链的传递过程中,偶联能量的产生来支持菌体的生长,1mmol/LAQDS可支持细胞增殖约60倍。电子供体的氧化和唯一电子受体腐殖质还原之间存在着动态的偶联过程,随着电子供体量的增加腐殖质还原的量也随之增加。典型呼吸链抑制剂诸如:抑制Fe-S中心的Cu2 ,甲基萘醌类似物标桩菌素,抑制甲基萘醌氧化型向还原型转化的双香豆素和细胞色素P450的专一抑制物甲吡酮等对腐殖质的还原有着极为显著的抑制作用,为进一步证明希瓦氏菌(Shewanellacinica)D14T可利用腐殖质进行厌氧呼吸提供了有力的佐证。而D14T在进行腐殖质呼吸的同时,对于甲苯,苯胺等环境有毒物质的有效降解则具有着重要的环境学意义。     

奥奈达希瓦氏菌电活性生物被膜的研究进展

面对日益严峻的能源紧缺与环境污染形势,电活性微生物(electroactive microorganisms)的电催化过程为实现绿色生产提供了新的思路。奥奈达希瓦氏菌具有独特的呼吸方式和电子传递能力,在微生物燃料电池、增值化学品的生物电合成、金属废物处理和环境修复系统等领域有着广泛的应用。奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)电活性生物被膜是实现电活性微生物电子传递过程的优良载体,其形成过程十分复杂且受到多种因素的影响和调控,在增强细菌环境抗逆性、提高电子传递效率等多方面发挥着十分重要的作用。本文较为系统地综述了奥奈达希瓦氏菌生物被膜的形成过程、影响因素及其在生物能源、生物修复和生物传感中的相关应用,为进一步实现其在更多领域的应用提供了理论基础。     

波罗的海希瓦氏菌AI-2/LuxS对生物被膜和致腐的调控

【目的】波罗的海希瓦氏菌(Shewanella baltica)是冷藏海产鱼类的特定腐败菌。研究群体感应信号AI-2/Lux S对鱼源S.baltica生物被膜和致腐的调控作用。【方法】扩增SB11分离株的lux S基因,用自杀性质粒构建lux S基因缺失株,通过结晶紫染色、珠涡流法、显微镜观察和HPLC,比较分析野生株与缺失株△lux S在4°C和28°C下生物被膜形成、粘附能力、泳动性和致腐产物的差异。【结果】S.baltica SB11中扩增获得lux S基因,生物信息学分析显示Lux S蛋白由169个氨基酸构成,含有保守的His-Thr-Leu-Glu-His(HTLEH)模体和关键氨基酸位点,蛋白三维空间结构与其他细菌相似。与野生株相比,△lux S缺失株上清荧光信号散失,但不影响生长,生物被膜形成期和成熟期的含量显著低于野生株,在4°C培养96 h和28°C培养24 h被膜分别减少20.1%和27.9%。缺失株在不锈钢片的粘附能力明显减弱,其中在4°C培养72 h和28°C培养24 h后的粘附量比野生株分别减少6.48%和6.57%。荧光显微镜观察发现,野生株能快速粘附于玻璃片,聚集形成大量生物被膜,而△lux S仅形成平坦稀疏的被膜,粘附细菌降低,CLSM证实野生株和△lux S的成熟被膜厚度分别为68.95μm和36.44μm。并且,△lux S株在4°C和28°C下泳动性均显著强于野生株。然而,野生株和△lux S株三甲胺和腐胺积累无差异。【结论】鱼源S.baltica中Lux S蛋白保守,AI-2/Lux S参与被膜、粘附能力及泳动性等多种生物被膜形成相关的调控作用,然而不是该菌致腐能力的功能性群体感应信号。     

冷激条件下预形成副溶血性弧菌生物被膜的发展变化

【目的】生物被膜可附着在食品或医药生物材料表面引起持续性的感染,而现今极少有关于温度变化对预形成生物被膜影响的研究。本文分析了冷激条件下副溶血性弧菌预形成生物被膜的发展变化。【方法】以改进的结晶紫染色法检测生物被膜总量,以改进的超声法和Lowry法量化胞外多糖和蛋白质,以RNA试剂盒提取并纯化生物被膜形成的相关基因。同时,激光共聚焦扫描显微镜直观显示了冷激条件下预形成生物被膜形态结构的变化,并深入分析了生物被膜结构的变化,以及生物被膜结构参数和基因转录的相关性。【结果】在冷激条件下,副溶血性弧菌生物被膜总量增加,同时,副溶血性弧菌预形成的生物被膜胞外多聚物的主要成分胞外多糖和蛋白质也逐渐增加,被膜形成相关鞭毛基因和毒力基因的转录活跃。生物被膜的平均厚度(MT)、平均扩散距离(ADD)、孔隙率(P)、生物被膜粗糙度(BR)和均匀性(H)在冷激过程中也发生了变化,同时这些参数之间存在显著相关性(P<0.01),而生物被膜结构参数与生物被膜相关基因转录的相关性较弱(P<0.05)。【结论】因此,4°C和10°C冷激不能完全抑制副溶血性弧菌预形成生物被膜的生长,风险评估人员在制定控制食源性感染风险的战略时应考虑到这一因素。     

海洋产电菌Shewanella marisflavi EP1的脱色特性

以一株新筛选得到的海洋产电菌Shewanella marisflavi EP1作为实验材料,研究了该菌株关于偶氮、蒽醌、三苯基甲烷等染料的脱色能力及脱色机制。结果表明,该菌株对这些染料均具有较好的脱色能力,最高脱色容量达到925 mg染料/(g细胞干重.d)。EP1能利用葡萄糖、蔗糖、木糖、乳酸、甲酸、柠檬酸等多种碳源将单偶氮染料丽春红2R脱色。脱色的pH、温度和NaCl浓度范围分别是:pH 6-10、15°C-40°C、0-8%。最优脱色条件:乳酸,pH 8、35°C、1%-2%NaCl,10 h内脱色率高达99.95%。分光光谱结果表明,在0-8%NaCl浓度范围内EP1脱色机制为降解脱色。     

Cold stress induced high molecular weight membrane polypeptides are responsible for cold tolerance in Rhizobium DDSS69

Cold stress induces a lag phase in the growth cycle of Rhizobium DDSS69. Two cold sensitive mutants of DDSS69 were generated through Tn5 tagged mutagenesis. These mutants do not grow below 15 degrees C but show a growth curve comparable with the wild type grown at 5 degrees C. There is a rapid induction of two high molecular weight membrane polypeptides of 135 and 119 kDa within 15 min of exposure to 5 degrees C in DDSS69. PAGE membrane protein profiles of stressed and non-stressed cells reveal differential regulation of genes. At 15 degrees C both mutants lack the high molecular weight polypeptides, suggesting a role in alleviation of cold stress.     

以椰子织蛾为寄主的麦蛾柔茧蜂的冷藏研究

[目的] 探究麦蛾柔茧蜂最适的冷藏温度及虫态,为麦蛾柔茧蜂在生物防治的应用提供基础。[方法] 将麦蛾柔茧蜂的4种虫态（卵、幼虫、蛹和成虫）置于-4、0、4、10℃温度下冷藏,观察其存活率,以确定其冷藏的最适虫态和最适温度。随后测定最适冷藏条件下,麦蛾柔茧蜂的生命参数。[结果] 致死中时间（T₅₀）表明,麦蛾柔茧蜂以蛹期在10℃条件下冷藏为最佳,冷藏12 d时存活率仍达到75.25%。麦蛾柔茧蜂在10℃条件下冷藏后,首日产卵量在冷藏后期显著下降,麦蛾柔茧蜂性比显著降低,但冷藏3 d后其均值又逐渐恢复。茧蜂发育历期在冷藏后无显著变化。[结论] 以椰子织蛾为寄主的麦蛾柔茧蜂于蛹期在10℃条件下冷藏12 d仍具有良好的利用价值,这可为麦蛾柔茧蜂在生物防治中的应用提供依据。     

希瓦氏菌(Shewanella marinintestina MCCC 1A01703)二十碳五烯酸生物合成基因簇的钓取及鉴定

希瓦氏菌(Shewanella marinintestina MCCC 1A01703)是从海洋动物肠道分离得到的1株产二十碳五烯酸(Ecicosapentaenoic acid,EPA)的海洋细菌。利用PCR方法、Overlap PCR及Gibson Assemble技术克隆该菌中包含pfaA、pfaB、pfaC和pfaD的EPA生物合成基因簇,全长18.4 kb。序列分析表明所钓取的合成基因簇与来自希瓦氏菌SCRC-2738的EPA合成基因簇有88%的相似度,均编码聚酮合酶。以构建的低拷贝表达载体pACYC-Trc为骨架,通过Gibson Assemble技术构建EPA基因簇表达质粒pLYSCY03。钓取大肠埃希菌(Escherichia coli DH5α)细胞中的entD基因,克隆至表达载体pTrc99a中,构建成为重组质粒pLYSCY01。将两个表达质粒同时导入大肠埃希菌(Escherichia coli DH5α)中,获得产EPA的工程菌株。结果表明,希瓦氏菌中含有EPA聚酮生物合成基因簇,大肠埃希菌(Escherichia coli DH5α)中的entD基因可以替代pfaE基因与钓取的EPA合成基因协同合成EPA。     

In vitro roles of Escbericbia coli DnaJ and DnaK heat shock proteins in the replication of oriC plasmids

Summary Heat shock proteins have been shown to be involved in many cellular processes in procaryotic and eucaryotic cells. Using an in vitro DNA replication assay, we show that DNA synthesis initiated at the chromosomal origin of replication of Escherichia coli (oriC) is considerably reduced in enzyme extracts isolated from cells bearing mutations in the dnaK and dnaJ genes, which code for heat shock proteins. Furthermore, unlike DNA synthesis in wild-type extracts, residual DNA synthesis in dnaK and dnaJ extracts is thermosensitive. Although thermosensitivity can be complemented by the addition of DnaK and DnaJ proteins, restoration of near wild-type replication levels requires supplementary quantities of purified DnaA protein. This key DNA synthesis initiator protein is shown to be adsorbed to DnaK affinity columns. These results suggest that at least one of the heat shock proteins, DnaK, exerts an effect on the initiation of DNA synthesis at the level of DnaA protein activity. However, our observation of normal oriC plasmid transformation ratios and concentrations in heat shock mutants at permissive temperatures would suggest that heat shock proteins play a role in DNA replication mainly at high temperatures or under other stressful growth conditions.     

Cold adaptation of the mononuclear molybdoenzyme periplasmic nitrate reductase from the Antarctic bacterium Shewanella gelidimarina

The reduction of nitrate to nitrite is catalysed in bacteria by periplasmic nitrate reductase (Nap) which describes a system of variable protein subunits encoded by the nap operon. Nitrate reduction occurs in the NapA subunit, which contains a bis-molybdopterin guanine dinucleotide (Mo–MGD) cofactor and one [4Fe–4S] iron–sulfur cluster. The activity of periplasmic nitrate reductase (Nap) isolated as native protein from the cold-adapted (psychrophilic) Antarctic bacterium Shewanella gelidimarina (Nap_Sgel) and middle-temperature adapted (mesophilic) Shewanella putrefaciens (Nap_Sput) was examined at varied temperature. Irreversible deactivation of Nap_Sgel and Nap_Sput occurred at 54.5 and 65 °C, respectively. When Nap_Sgel was preincubated at 21–70 °C for 30 min, the room-temperature nitrate reductase activity was maximal and invariant between 21 and 54 °C, which suggested that Nap_Sgel was poised for optimal catalysis at modest temperatures and, unlike Nap_Sput, did not benefit from thermally-induced refolding. At 20 °C, Nap_Sgel reduced selenate at 16% of the rate of nitrate reduction. Nap_Sput did not reduce selenate. Sequence alignment showed 46 amino acid residue substitutions in Nap_Sgel that were conserved in NapA from mesophilic Shewanella, Rhodobacter and Escherichia species and could be associated with the Nap_Sgel cold-adapted phenotype. Protein homology modeling of Nap_Sgel using a mesophilic template with 66% amino acid identity showed the majority of substitutions occurred at the protein surface distal to the Mo–MGD cofactor. Two mesophilic ↔ psychrophilic substitutions (Asn ↔ His, Val ↔ Trp) occurred in a region close to the surface of the NapA substrate funnel resulting in potential interdomain π–π and/or cation–π interactions. Three mesophilic ↔ psychrophilic substitutions occurred within 4.5 Å of the Mo–MGD cofactor (Phe ↔ Met, Ala ↔ Ser, Ser ↔ Thr) resulting in local regions that varied in hydrophobicity and hydrogen bonding networks. These results contribute to the understanding of thermal protein adaptation in a redox-active mononuclear molybdenum enzyme and have implications in optimizing the design of low-temperature environmental biosensors.