连续流生物反应器技术在微生物培养中的应用

自然环境中99%微生物在实验室条件下仍是不能被培养的,称之为"未培养"微生物或微生物"暗物质"。对其进行研究不仅有助于认识环境中微生物代谢多样性,丰富生命之树,同时未培养微生物还蕴含着巨大的新基因和新天然产物资源。但传统培养技术的局限性阻碍了"未培养"微生物资源的开发和利用。虽然随着分子生物学技术的发展,可以直接从环境中获得未培养微生物的遗传信息,分析微生物的广泛代谢多样性,但微生物的生理特征和代谢产物等分析仍然需要建立在研究纯菌株的基础上。目前,已经有很多新颖的培养技术被研发,如原位培养技术、共培养技术和连续流生物反应器培养技术等用于挖掘未培养微生物资源。本文主要介绍了连续流生物反应器培养新技术的发展与改进,探讨了"未培养"微生物培养技术及设备的发展方向,以进一步促进"未培养"微生物资源的开发与利用。     

海洋动物来源微生物分离培养的新方法

海洋动物体内有着丰富的微生物,它们可以帮助动物宿主合成一些营养物质或者抵御其他动物侵害所需的化合物。在海洋动物来源微生物的生物活性化合物中,目前已有功能较好且应用于临床治疗的化合物。由于实验室分离培养条件的限制,目前仅有小部分的微生物被分离利用。因此开展新颖而有效的海洋动物来源微生物分离培养方法的研究十分必要。本文概括了近些年从海洋动物中分离微生物的新方法的结果和不足,这些方法包括原位培养技术、电回收法和培养基的改良等,重点介绍了扩散盒技术、I-tip技术和微囊包埋技术等。这些新方法的应用有助于获得更多新的微生物菌种和微生物次生代谢产物,了解微生物与动物宿主之间的关系,以及扩大海洋微生物资源的开发和利用。     

微生物培养技术研究进展

微生物在自然界中分布广、种类多、资源丰富,绝大多数在现有条件下还不能被培养。了解微生物新的培养技术,提高微生物可培养性具有重要意义。文章就微生物不易培养的主要原因及改进微生物培养条件、设计开发新型微生物培养技术等方面进行了综述,旨在为微生物资源的开发利用提供借鉴。     

海洋微生物多样性研究技术进展

海洋微生物资源丰富,开发潜力巨大,综述了稀释培养、高通量培养、扩散盒培养和微囊包埋等新的海洋微生物可培养技术的发展,重点阐述了基于现代分子技术的PCR、DGGE/TGGE、gyrB基因、基因芯片、环境基因组学和质谱等方法在未培养海洋微生物多样性研究中的应用。通过上述研究技术和方法的创新,人类开发海洋微生物资源进入一个崭新的时代。     

海洋环境中难培养微生物的寡营养培养

海洋中存在着丰富的微生物资源, 但迄今为止能够在实验室培养的微生物却不到1%, 而且能够通过培养得到的环境优势种更少, 这成为当代环境微生物学研究和海洋资源开发的最大障碍。过去十多年来, 通过不断改进培养方法和检测手段, 发明了许多新颖独特的技术, 提高了培养效率。特别是通过海洋微生物的寡营养培养技术, 分离并命名了一些难培养微生物, 给予人们极大的启发。海洋微生物资源的可持续性开发和利用, 是21世纪人类发展的重要方向, 是我们研究海洋微观世界的基础, 值得微生物学界同仁的共同关注。     

中国微生物物种多样性研究进展

微生物是分布最为广泛的生命形式,几乎分布到地球上的所有生境,具有丰富的物种多样性。我国地域辽阔,跨越热带至寒温带,气候条件多样,地理环境与生态系统类型复杂,是世界上生物多样性最丰富的国家之一。我国已开展了大量微生物多样性研究,并证实我国多样的生境蕴藏着丰富的微生物物种多样性。目前我国已报道真核微生物(菌物)约14,700种,其中包括真菌约14,060种、卵菌约300种、黏菌约340种,而真菌中有药用菌473种、食用菌966个分类单元。特别是近年来通过免培养的分子生物学技术发现我国存在丰富的原核微生物多样性。本文概述了传统方法和现代分子生物学技术在我国原核微生物(古菌、细菌)和真核微生物(真菌、卵菌、黏菌)物种多样性研究的最新进展。     

未培养环境微生物培养方法的研究进展

自然界中微生物种类繁多、功能多样、分布广泛,对人类健康安全、生态稳定和物种进化等发挥不可替代的作用。尽管微生物培养技术至今已有一百多年,然而由于各种限制因素的制约,目前成功分离培养的微生物仅占0.1%-1.0%,自然界中仍有十分丰富的微生物资源有待挖掘和开发利用。如何理解难培养微生物的制约因素并探索作用机制,同时借此开发新型微生物培养方法则尤为必要。本文首先分析了典型环境微生物生长的限制因素,然后介绍了目前利用传统培养改进措施进行分离筛选的研究成果,进一步综述了原位培养、共培养、微流控培养技术、细胞分选技术等新型培养技术在难培养微生物分离培养中的应用,最后对目前培养法存在的瓶颈问题进行深入分析,提出今后可在多技术联合使用、难培养微生物复苏机制、微生物互作机制、代谢途径与调控机制等方面进行研究,以期为今后微生物资源开发利用提供借鉴。     

微生物物种多样性的保护与其资源保藏

从微生物物种多样性的保护以及微生物物种资源的保藏等方面较全面地阐述了微生物物种资源保护与保藏的重要性及其相互关系 ,阐明了微生物菌种保藏的原理及方法 ,同时介绍了保藏技术领域的研究动向和保藏机构或组织在微生物资源的保藏、开发和交流等方面所起的重要作用     

基于分子生物学和基因组学的植物根际微生物研究

根际微生物是指在植物根系直接影响的土壤范围内生长繁殖的微生物。根际微生物研究对微生物生态学和工业生物技术开发均十分重要, 妨碍其研究进展的主要原因是99%的根际微生物物种在实验室中无法成功培养。近年来, 将基于分子生物学和基因组学的非培养研究技术应用于根际微生物多样性研究取得了很大进展, 本文结合作者对红豆杉根际的研究, 评述近期相关新技术的应用和其未来应用前景。     

厌氧微生物培养分离：过去、现在和未来

厌氧菌是地球上数量最多、物种最丰富的微生物,也是分类上报道最少的微生物。它们对氧气敏感、生长条件苛刻,不容易培养分离。本文简要总结了厌氧微生物的研究历史,分析了限制厌氧微生物培养分离的主要因素,讨论了厌氧微生物培养分离的策略和方法,回顾了国内外厌氧微生物的系统分类学现状,并展望了厌氧微生物培养分离的发展趋势。     

乌鲁木齐市3~5岁儿童口腔微生物与肠道微生物的构成差异

目的探索乌鲁木齐市3～5岁儿童口腔微生物与肠道微生物的菌群构成及多样性等差异。方法从本团队前期流行病学调查的乌鲁木齐市3～5岁儿童中,按调查时间顺序随机抽取12名儿童。分别收集唾液及粪便样本共计24份,分为口腔微生物组和肠道微生物组。利用16S V3-V4区设计引物来进行PCR扩增,使用MiSeq测序仪进行二代测序,比较两组的微生物构成及多样性差异。结果门水平上:放线菌门(t=5.98,P0.001)、变形菌门(z=20.0,P=0.005)、TM7(z=78.0,P0.001)在口腔中丰度较高;厚壁菌门(z=134.0,P0.001)在肠道中丰度较高。厚壁菌门/拟杆菌门的值在肠道中较大(z=113.0,P=0.017)。属水平上:罗斯菌属、普雷沃菌属、链球菌属为口腔中丰度较高的菌属;粪杆菌属、Ruminococcaceae、拟杆菌属为肠道中丰度较高的菌属(P0.001)。奈瑟菌属、卟啉单胞菌属等仅存在于口腔中。Catenibacterium、肠杆菌属等仅存在于肠道中。菌群功能显示:在细胞运动(z=136.0,P0.001)、碳水化合物代谢(t=-4.71,P0.001)等方面表现出肠道组占优势;在遗传信息的翻译(t=8.17,P0.001)、神经退行性疾病(z=78.0,P0.001)等方面表现出口腔组占优势。结论放线菌门、变形菌门、TM7在口腔中丰度较高;厚壁菌门在肠道中丰度较高。口腔和肠道微生物在菌群功能上差异较大。奈瑟菌属、卟啉单胞菌属、Catenibacterium等可能为某些全身系统性疾病的标志性菌属。     

Petroleum-degrading microbial numbers in rhizosphere and non-rhizosphere crude oil-contaminated soil

Phytoremediation can be a cost-effective and environmentally acceptable method to clean up crude oil-contaminated soils in situ. Our research objective was to determine the effects of nitrogen (N) additions and plant growth on the number of total hydrocarbon (TH)-, alkane-, and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH)-degrading microorganisms in weathered crude oil-contaminated soil. A warm-season grass, sudangrass (Sorghum sudanense (Piper) Stapf), was grown for 7 wk in soil with a total petroleum hydrocarbon (TPH) level of 16.6 g TPH/kg soil. Nitrogen was added based upon TPH-C:added total N (TPH-C:TN) ratios ranging from 44:1 to 11:1. Unvegetated and unamended controls were also evaluated. The TH-, alkane-, and PAH-degrading microbial numbers per gram of dry soil were enumerated from rhizosphere and non-rhizosphere soil for vegetated pots and non-rhizosphere soil populations were enumerated from non-vegetated pots. Total petroleum-degrading microbial numbers were also calculated for each pot. The TH-, alkane-, and PAH-degrading microbial numbers per gram of dry soil in the sudangrass rhizosphere were 3.4, 2.6, and 4.8 times larger, respectively, than those in non-rhizosphere soil across all N rates. The presence of sudangrass resulted in significantly more TH-degrading microorganisms per pot when grown in soil with a TPH-C:TN ratio of 11:1 as compared to the control. Increased plant root growth in a crude oil-contaminated soil and a concomitant increase in petroleum-degrading microbial numbers in the rhizosphere have the potential to enhance phytoremediation.     

Effect of Cell Lysis (CLs) Products on Acidophilic Chemolithotrophic Microorganisms and the Role of Acidocella Species

Acidophilic chemolithotrophic microorganisms (CMs) are widely used for bioleaching of mineral resources. However, the growth of bacteria and their leaching activity are often inhibited (restricted) by organic components, e.g. lysates and exudates. The aims of this study were to examine the extent of cell lysis (CLs) inhibition on acidophilic microorganisms and to identify microorganisms that can utilize CLs products and eliminate their inhibition effect on acidophilic microorganisms. Specifically, it was revealed that Acidithiobacillus caldus was severely inhibited at 5% CLs products, whereas A. ferrooxidans and Leptospirillum ferriphilum are severely inhibited at 20%. It has been found that strains RBA and RBB of heterotrophic bacteria, isolated from anaerobic sludge, can biodegrade CLs products and when co-cultured with A. ferrooxidans, they can alleviate the toxic effect of CLs products under low pH (2–3). It has been shown that besides CLs, isolated strains can grow on glucose, glycerol, yeast extract, citric acid, and tryptone soya broth with an optimum temperature of 35°C and a pH of 3. The strains showed the ability to reduce ferric ions to ferrous ions when glycerol was used as a substrate after 2 days under both aerobic and anaerobic conditions. On the basis of morphophysiological and molecular biological studies, the isolated strains RBA and RBB were identified as Acidocella spp.     

Keratinase of an anaerobic thermophilic bacterium <Emphasis Type="Italic">Thermoanaerobacter</Emphasis> sp. Strain 1004-09 isolated from a hot spring in the Baikal rift zone

A thermophilic anaerobic bacterial strain 1004-09 belonging to the genus Thermoanaerobacter and capable of growth on protein substrates such as albumin, gelatin, casein, and α- and β-keratins was isolated from the Urinskii hot spring (Barguzin river valley, Republic of Buryatia, Russia). A 150-kDa serine proteinase was revealed in the strain supernatant; it exhibited optimal activity at 60°C and pH 9.3 and was capable of keratin hydrolysis. A number of characteristics for the strain 1004-09 keratinase were established including activation by SDS and NaCl and residual activity (15% to the activity of the intact protein) in the presence of 10% ethanol and acetone.     

Kefir production in Iran

Kefir grains were prepared in a goat-hide bag using pasteurized milk inoculated with sheep intestinal flora, followed by culture of the surface layer in milk. From the grain, 11 strains of lactic acid bacteria, non-lactic acid bacteria and yeasts were isolated and identified. Six samples of kefir were prepared by fermenting pasteurized milk for different lengths of time. Sensory evaluation identified the sample prepared by 24 h fermentation as the best product.     

90年代日本等国家极区微生物学研究及其指导思想

在地球的两极地区存在着大量微生物。它们不但在极区的生态与环境系统中具有重要的地位和作用,也是具有潜在开发利用价值的微生物宝藏。通过对日本及其它一些国家极区做生物学研究状况的介绍,简单阐述了90年代以来国外极区微生物学研究的基本指导思想,并结合我国的研究状况,提出了有关我国权区徽生物学研究发展方向的看法和建议。     

海洋养殖环境微生物多样性及其作用

微生物是海洋养殖环境和海洋牧场生态系统中的关键环境因素之一，在牧场环境的物质循环、水质保障、饵料供应、水产健康等方面起重要作用，是营造海洋牧场环境且影响其可持续发展的重要因素。主要围绕海洋养殖环境中的病原微生物以及有益微生物两方面，概述了我国海洋养殖环境常见的病原性细菌、真菌、病毒以及相应的病害防治措施等，并介绍了海洋养殖环境中能够改善海水养殖环境，包括降低水体氨氮含量、降解水体硫化物、抑制赤潮藻类的生长等以及直接促进海水养殖生物生长的有益功能微生物类群。目前，我国关于海洋牧场环境营造过程中微生物的研究仍很少，而与海洋牧场环境有一定相似性的海水养殖环境中微生物的研究较为成熟，其对海洋牧场环境健康营造有很好的启示。海洋水产养殖环境中微生物的新功能菌种的发现、作用机制以及功能菌应用等方面的深入研究将会对我国大力推进海洋牧场建设起到重要的作用。     

花生根际微生物的分离及高效功能菌株筛选

【背景】花生根际分布着丰富的微生物类群，分离筛选多种功能的高效微生物是研发高效复合菌肥的基础。【目的】从花生根际土壤及根表分离微生物，分析可培养微生物的多样性，筛选高效解有机磷和无机磷、产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)和铁载体功能的菌株，为研发花生微生物菌肥打下基础。【方法】利用稀释涂布法，从采自山东省栖霞市、平度市、烟台市莱山区 3个样点的花生根际土、根表样品中分离微生物，基于16S rRNA基因序列对其进行系统发育分析，并通过初筛和复筛筛选高效解磷、产IAA和铁载体的菌株。【结果】共分离、纯化、保藏147株菌，其中75株分离自根际土壤，72株分离自根表样品。系统发育分析表明所有的菌分布于放线菌门(Actinomycetota)、芽孢杆菌门(Bacillota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和假单胞菌门(Pseudomonadota)这4个门的40个属，优势属为链霉菌属(Streptomyces, 21.77%)、芽孢杆菌属(Bacillus, 16.33%)；根表样品微生物的多样性高于根际样品；共筛选到解有机磷菌株62株，短波单胞菌(Brevundimonas) YTU21021解有机磷能力最强为1.12 mg/L；解无机磷菌株31株，不动杆菌(Acinetobacter) YTU21009解无机磷能力最强为7.04 mg/L；产IAA的菌株63株，肠杆菌(Enterobacter) YTU21054产IAA量最高，达184.19 mg/L；产铁载体细菌7株，伯克氏菌(Burkholderia) YTU21051产铁载体能力最强，A_s/A_r为0.90。【结论】花生根际和根表样品中可培养微生物多样性较为丰富，本研究筛选到的高效功能菌丰富了花生根际功能微生物资源，为后续与高效根瘤菌联合研发花生复合微生物菌肥奠定了基础。     

土壤微生物多样性影响因素及研究方法的现状与展望

土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分, 在土壤有机物质分解和养分释放、能量转移等生物地化循环中起着重要作用。随着人们对生物多样性重要性认识的不断深入及研究方法的不断改进, 土壤微生物多样性, 尤其是功能多样性的研究工作逐渐受到生态学家的重视。本文从土壤微生物多样性的影响因素以及研究方法等方面阐述了目前国内外土壤微生物多样性的研究现状, 并对其未来研究方向进行了展望。