遗传学实验——微生物实验

实验原理 大肠杆菌的杂交与致育因子F有关。有F因子的细菌称为F~ ,没有F因子的细菌称为F~-。一般F~-菌株之间不能进行杂交。F因子有两种状态——游离状态和整合状态(F因子插入到染色体的一定位置上,所以F因子是附加体),前者称F~ 菌株,后者称为高频重组或Hfr。F~ 和Hfr都能与F~-菌株进行杂交,但重组频率不同,Hfr比F~ 高1,000倍,一般为10~(-3)—10~(-4)。     

一株高效菲降解菌的筛选及降解条件研究

从南京某石化厂排污口附近采集土样,以菲为碳源的选择性培养基分离筛选到一株菲高效降解菌F10a,根据形态和生理生化特性初步鉴定为芽孢杆菌属,并对其降解菲的特性及各种影响因素进行了研究.结果表明,F10a在50 mg·L^-1的条件下,28 ℃振荡培养27 h,菲的降解率达到98.12%;静置培养8 h,菲的降解率达到98.7%.pH值分别为、6、8时,F10a对菲具有良好的降解效能;pH值为10时F10a不生长.Zn²⁺与Pb²⁺的存在不影响F10a的降解效能,Cu²⁺可以延缓菲的降解,Cr²⁺对F10a有毒性.F10a在菲浓度为200 mg·L^-1时,28 ℃振荡培养8 h,降解率为99.6%.菲的降解程度与细菌数量的增长呈正相关关系.     

内蒙古大兴安岭森林可燃物燃烧释放PM2.5中水溶性离子排放特性

研究森林可燃物燃烧释放的细颗粒物(PM_2.5)的排放因子对于揭示森林火灾对大气和生态系统的影响至关重要,而水溶性离子是细颗粒物的重要化学成分,对颗粒物的形成具有重要意义。利用自主设计的生物质燃烧系统,模拟内蒙古大兴安岭5种典型乔木(蒙古栎、白桦、兴安落叶松、黑桦、山杨)的3种组成部分(树干、树枝、树皮)及其地表死可燃物(凋落物层、半腐殖质层、腐殖质层)以及3种典型灌木(平榛、二色胡枝子、兴安杜鹃)树枝燃烧,采用ISC1100离子色谱分析仪测定2种燃烧状态(阴燃和明燃)下PM_2.5中水溶性离子(Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-、NO₂^-、SO₄^2-)的排放因子。结果表明:乔木所有组成部分及其地表死可燃物和灌木树枝燃烧所排放PM_2.5中检测到的水溶性离子,阴燃以K⁺、Cl^-和Na⁺为主要组分,明燃以K⁺、Cl^-和SO₄^2-为主要组分。不同燃烧状态下相同乔木树种及其地表死可燃物和相同灌木排放PM_2.5中检测到的水溶性离子总量均存在显著差异。灌木树枝在阴燃期间PM_2.5中水溶性无机离子的排放因子比明燃更高。乔木释放的PM_2.5中阳离子与阴离子的比率为1.26,地表死可燃物为1.12,灌木为2.0,表明颗粒物呈碱性。内蒙古大兴安岭的森林大火不会通过释放水溶性离子导致生态系统的酸化。     

谷氨酰胺高产菌株在不同NH4+浓度下的基因差异表达

GH15菌株在高NH₄⁺浓度下能够积累过量的谷氨酰胺,并且随着NH₄⁺浓度的增加,谷氨酰胺的产量逐渐增加,但谷氨酸的产量却逐渐降低,这表明该菌株在不同NH₄⁺浓度下其高胞内的氮代谢及调控行为有很大的改变。利用抑制消减杂交技术分别构建了NH₄⁺菌株在高NH₄⁺浓度下和低NH₄⁺浓度下的基因表达抑制消减文库。通过对文库的测序得到了35个差异表达的基因。这些差异基因主要是细胞生长相关基因、能量代谢基因以及氨基酸合成代谢相关的基因,我们认为正是这些基因差异导致该菌株在高NH₄⁺下高产谷氨酰胺。     

金黄杆菌ZHDP1菌株基因组分析及其蛋白酶活性特征与产酶优化

【背景】蛋白酶活性研究对于理解金黄杆菌属（Chryseobacterium）菌株的生态角色、工业价值及潜在致病机理十分重要。【目的】分析一株细菌的新型基因组序列,以此推断其中潜在的蛋白酶基因,并对其蛋白酶活性进行验证与优化,为后续研究提供数据支撑。【方法】利用高通量测序技术对菌株基因组序列进行测定与组装,并利用单因素优化方法对菌株的蛋白酶作用条件与产酶条件进行优化。【结果】分离得到一株蛋白酶活性菌株,通过分子生物学手段鉴定为金黄杆菌属菌株,并命名为Chryseobacterium sp. ZHDP1。该菌株基因组大小为4 917 748 bp,GC含量为35.95%,平均核苷酸相似性和DNA-DNA杂交指数分别为91.39和47.8。该菌株基因组中发现超过20条蛋白酶基因,上清液中也检测到蛋白酶活性,其最适反应温度和pH值分别为50℃和7.0。Zn²⁺、Mn²⁺和Cr₂O₇^2-对蛋白酶活性有强烈抑制作用。ZHDP1菌株在培养温度35℃、培养时间35 h、接种量4%、碳源和氮源为...     

胡杨根际细菌提高木本植物对重金属胁迫的耐受性

胡杨是我国西北荒漠地区特有的、对多种非生物逆境具有高抗逆性的树种,但其相关微生物的生态和生理功能研究还比较缺乏.本文从新疆沙雅地区原始胡杨林根际土壤中分离出重金属抗性细菌共72株.其中具有单一重金属(Cu²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺或Zn²⁺)抗性的细菌菌株50株,有三重以上重金属抗性的菌株9株.将其中5株多重重金属抗性细菌接种至生根的竹柳插条,进行重金属胁迫下的盆栽培养.结果表明: 在铜或锌胁迫下,5株多重重金属抗性细菌对竹柳的生长抑制有不同程度的缓解,其中假单胞菌Z30和贪铜菌N8菌对铜和锌两种胁迫下竹柳生物量的增长与不接菌对照相比均达到显著差异水平.说明在非重金属污染区生长的胡杨根际存在多样性的重金属抗性细菌,其中一些多重重金属抗性菌对改善重金属胁迫下植物的生长有显著作用,具有应用于木本植物-微生物联合修复环境重金属污染的价值.     

一株铁皮石斛内生真菌的色素稳定性研究

本研究以铁皮石斛体内分离筛选得到一株产橙红色色素的内生真菌X1为研究对象,为明确该菌株的种属及其所产天然色素的稳定性,采用分子生物学的方法,鉴定该菌株归属于Neurospora sp.一种。该菌株所产橙色素在400 nm波长处有最大吸收峰;从温度、pH、光照、氧化剂与还原剂四个单因子,对该株菌进行色素稳定性研究。结果表明该色素在紫外光下放置6 h橙色素光吸收值增大,说明有增色效应;在pH 2～8,20～100℃下不受太大影响;H_20_2和Na_2SO_3对该色素有较强的破坏力;Fe³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Ca²⁺和Mn²⁺对该色素具有保色或增色作用;10%NaCl和15%葡萄糖溶液对色素均有增色效应。该研究对内生真菌分离及真菌色素提取工艺具有一定的理论指导意义。     

金属离子抑制细菌整合子捕获耐药基因盒的机制研究

【目的】探索金属离子对整合子捕获耐药基因盒的影响及其相关机制。【方法】在大肠埃希菌中构建一个1类整合子捕获耐药基因盒的体内模型。通过实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)测定不同浓度银(0.3、0.9、1.5μg/mL的Ag+)和铜离子(5、50、100、150、210μg/mL的Cu²⁺)干预后实验组和无金属离子干预对照组整合子整合频率,并用表型筛选法验证。利用质谱法测量细菌吸收的金属离子浓度,并进一步通过转录组测序方法分析银离子抑制细菌整合子捕获耐药基因盒的分子机制。【结果】qPCR和表型筛选法的结果表明,0.9μg/mL银离子组整合频率为9.42×10^-5 (6.49×10^-5,1.44×10^-4),1.5μg/mL银离子组整合频率为7.29×10^-5 (4.45×10^-5,9.03×10^-5),与对照组2.59×10^-4 (2....     

稀土离子钇促进一株栓菌产漆酶及相关蛋白质组学分析

研究了稀土离子钇（Y³⁺）对栓菌Trametes sp. 菌株LS-10C发酵产漆酶的影响。结果表明,钇元素对该菌株发酵产漆酶有显著的促进作用,当培养基中Y³⁺浓度达到12mmol/L时,漆酶活力达到最高为70.25U/mL,是不添加Y³⁺发酵产漆酶活力的5.3倍。蛋白质组学研究结果表明,Y³⁺促进了细胞膜组分相关蛋白的表达上调,上调蛋白数占细胞组分富集上调蛋白总数的70.5%。此外在碳水化合物代谢,草酸代谢过程上调蛋白也有明显的富集。该研究明确了稀土元素Y³⁺对栓菌产漆酶的促进作用,并初步分析了稀土元素Y³⁺作用下栓菌Trametes sp. LS-10C的蛋白质组的变化规律,为研究稀土元素促进栓菌产漆酶的分子机理奠定了基础。     

柱状田头菇白色变种遗传分析

为分析柱状田头菇白色变种的遗传,以白色变种Ag.c0002和野生型Ag.c0067为亲本,通过原生质体单核化获得两亲本的单核菌株,配对杂交获得F1,从2个F1的子实体分离单孢菌株,与白色变种Ag.c0002的原生质体单核化菌株“2-2”进行回交配对,出菇观察子实体颜色,分析菇体颜色的遗传规律。结果显示,柱状田头菇子实体白色为隐性性状,且受单一位点基因控制,此外,菇体颜色基因与不亲和性因子A或B都没有连锁。     

地毯草黄单胞菌双组分系统VgrS-VgrR基因敲除及表型筛选

【目的】研究地毯草黄单胞菌双组分系统VgrS-VgrR与致病性的关系,为木薯细菌性病害的高效防控提供分子生物学证据。【方法】采用同源重组方法构建vgrS和vgrR的插入失活突变体,用可移动的cosmid载体p HM1构建互补菌株。检测突变体的致病性、细菌游动性、胞外酶、胞外多糖的变化,观察细菌对H_2O_2和金属离子胁迫的反应。【结果】相比野生型菌株,vgrS和vgrR突变体接种寄主植物木薯后致病力显著降低,突变体的游动性减少、蛋白酶活性减弱、H_2O_2耐受性降低,在高浓度金属离子Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Co²⁺的胁迫条件下菌体生长显著减弱。然而,vgrS和vgrR突变体的胞外多糖含量显著升高,分别是野生型的2.14和1.89倍。【结论】阐明了VgrS-VgrR系统在细菌致病过程中发挥的重要作用,为鉴定VgrS-VgrR调控机制提供线索,为药物筛选提供靶向目标。     

高山林线土壤微生物群落结构对模拟增温的响应

研究土壤微生物群落结构对模拟增温的响应,对预测全球气候变化背景下土壤碳氮磷循环具有重要意义.采用开顶式生长室(OTC)模拟增温,研究了土壤有机质层和矿质土壤层真菌(F)、细菌(B)、革兰氏阳性菌(G⁺)和革兰氏阴性菌(G^-)PLFAs微生物量,以及真菌/细菌(F/B)和革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌(G^-/G⁺)比值对模拟增温的响应.结果表明: OTC模拟增温使空气温度增加0.87 ℃,土壤有机质层温度增加0.5 ℃,矿质土壤层温度增加0.23 ℃.土壤有机质层微生物群落组成比矿质土壤层对模拟增温的响应更敏感.细菌比真菌对模拟增温的响应更加敏感,模拟增温显著影响了土壤有机质层的F/B和G^-/G⁺比值,对矿质土壤层的所有PLFAs含量或比值均没有显著影响.微生物的PLFAs含量及真菌/细菌和G^-/G⁺比值总体呈现非生长季低于生长季前期和生长季后期.冗余分析表明,土壤中的碳含量(可溶性有机碳DOC 12.1%、凋落物可溶性碳DC 9.5%和全碳TC 3%)是微生物群落结构的决定性因素,可溶性组分(DOC和DC)对微生物群落结构的影响大于全量养分(全碳和总氮).     

大肠杆菌Zn2+敏感突变株构建及其功能验证

【背景】Zn²⁺在细胞解毒及许多生理过程中发挥着关键作用,Zn²⁺转运蛋白已逐渐引起人们的重视。在大肠杆菌中,zntA和zitB是2个外排Zn²⁺的关键基因。【目的】构建大肠杆菌Zn²⁺敏感突变株,并对其功能进行验证。【方法】以Escherichia coli DH5α为出发菌株,利用λ Red重组系统,通过携带卡那霉素抗性基因的同源重组片段敲除zntA基因。在单基因敲除菌株基础上,利用携带庆大霉素抗性基因的同源重组片段敲除zitB基因,获得一株敲除了zntA和zitB的双基因敲除菌株KZAB04。通过功能互补实验检测基因敲除菌株及对照菌株对不同浓度Zn²⁺的敏感程度。【结果】基因敲除菌株KZAB04比出发菌株E. coli DH5α具有更高的Zn²⁺敏感性。【结论】大肠杆菌Zn²⁺敏感突变株构建成功。该菌株的构建为zntA和zitB基因功能的研究提供了必要条件,同时也为其他Zn²⁺转运蛋白基因的功能鉴定与分析奠...     

一株溶植酸磷类芽孢杆菌的分离筛选及对水稻幼苗的促生作用

采用溶磷平板筛选和重金属耐性复筛相结合,从薇甘菊根际分离到一株兼具多重金属抗性的溶磷细菌(编号为ZLT11),16S rRNA 基因序列分析显示,该菌株属于类芽孢杆菌。菌株对植酸钙和植酸的溶磷量分别为84.10和73.84 mg·L^-1,其在30 ℃、初始pH为9.0时对植酸钙的溶磷量最高,达95.66 mg·L^-1。菌株ZLT11能耐受≤400 mg·L^-1 Pb ²⁺、≤100 mg·L^-1 Cd ²⁺及≤40 mg·L^-1 Hg ²⁺,当添加植酸钙为磷源时,接种菌株ZLT11使水稻幼苗平均根长、根数、苗高和总生物量较对照幼苗分别增加106.7%、76.6%、49.0%和46.3%。菌株ZLT11还能显著促进水稻幼苗在Cd胁迫下的生长。     

金针菇子实体颜色的遗传规律研究

以金针菇黄色菌株F19和白色菌株F8801为亲本,原生质体单核化获得两亲本的单核菌株,配对杂交获得F1,从F1的子实体分离单孢菌株,与两亲本的原生质体单核化菌株进行回交配对,出菇观察子实体颜色,分析菇体颜色的遗传规律。研究结果表明,黄色为显性、白色为隐性,菇体颜色受一对基因(Cc)控制,与不亲和性因子A或B都没有连锁。     

庞泉沟自然保护区植物群落分类学多样性

为了研究庞泉沟自然保护区植物群落分类学多样性及其与环境因子间的关系,收集了33块样地的植物群落数据及样地环境信息,计算了分类差异变异指数(Λ⁺)和平均分类差异指数(Δ⁺),分析了Λ⁺和Δ⁺与环境因子的相关性.结果表明: Λ⁺和Δ⁺的平均值分别为270和76.5;Λ⁺与海拔和坡向均呈显著负相关;Δ⁺与纬度呈显著正相关,与坡向呈显著负相关.从33个样地在置信漏斗的位置来看,庞泉沟自然保护区植物群落有较高的分类学多样性,主要原因是保护区建立30多年来,生态环境和植物资源得到有效保护,人类活动干扰影响轻微.
     

广州市城乡梯度森林公园雨季空气PM2.5浓度及水溶性离子特征

2012年雨季（4-9月）,收集广州市城市区、近郊区和远郊区森林公园的PM_2.5样品,测定PM_2.5质量浓度,分析了其中SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-、F^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺ 共10种水溶性无机离子含量.结果表明：帽峰山（远郊）、大夫山（近郊）、火炉山（城区）PM_2.5质量浓度的日变化分别为17.2～66.5、19.4～156.3、21.8～161.7 μg·m^-3,平均值分别为44.4、49.8、55.9 μg·m^-3.SO₄^2-、Na⁺和NH₄⁺为水溶性无机离子主要组分,其中,SO₄^2-含量最大,并从城区至郊区呈递减趋势.固定源对3个森林公园空气中SO₂和NO_x的贡献大于移动源,从城区至远郊呈递减趋势,说明机动车对城区空气中SO₂和NO_x的贡献大于近郊和远郊森林公园.采样期间,海盐对大夫山空气PM_2.5中水溶性组分的贡献最大,其中K⁺受海盐的影响超过其他元素.NH₄⁺当量浓度远小于SO₄^2-和NO₃^-的当量浓度,中和度远小于1,反映PM_2.5酸性较强,且从远郊至城区PM_2.5粒子酸性呈增强趋势.     

广州市城乡梯度森林公园雨季空气PM2.5浓度及水溶性离子特征

2012年雨季（4—9月）,收集广州市城市区、近郊区和远郊区森林公园的PM_2.5样品,测定PM_2.5质量浓度,分析了其中SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-、F^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺ 共10种水溶性无机离子含量.结果表明：帽峰山（远郊）、大夫山（近郊）、火炉山（城区）PM_2.5质量浓度的日变化分别为17.2～66.5、19.4～156.3、21.8～161.7 μg·m^-3,平均值分别为44.4、49.8、55.9 μg·m^-3.SO₄^2-、Na⁺和NH₄⁺为水溶性无机离子主要组分,其中,SO₄^2-含量最大,并从城区至郊区呈递减趋势.固定源对3个森林公园空气中SO₂和NO_x的贡献大于移动源,从城区至远郊呈递减趋势,说明机动车对城区空气中SO₂和NO_x的贡献大于近郊和远郊森林公园.采样期间,海盐对大夫山空气PM_2.5中水溶性组分的贡献最大,其中K⁺受海盐的影响超过其他元素.NH₄⁺当量浓度远小于SO₄^2-和NO₃^-的当量浓度,中和度远小于1,反映PM_2.5酸性较强,且从远郊至城区PM_2.5粒子酸性呈增强趋势.     

转录调控因子Rex的功能及调节机制研究进展

转录因子Rex是一种广泛存在于革兰氏阳性菌,能够与NADH或者NAD⁺直接结合响应胞内NADH/NAD⁺的氧化还原传感器,与靶基因的结合可调节细胞内的多种生理代谢。NAD（H）是调节细胞能量代谢的必需辅酶,显示微生物细胞内的氧化还原状态。研究发现Rex的调节活性与细胞内NADH/NAD⁺比率相关。需氧和厌氧菌属中Rex单体和复合物晶体结构的解析揭示了Rex、NADH/NAD⁺和靶基因间的作用关系及调控机制。通过比较分析了不同菌株中Rex单体和复合物的晶体蛋白结构,并揭示了NADH/NAD⁺对Rex调控活性的影响,进一步解析了Rex与碳和能量代谢、厌氧代谢、发酵、生物膜等之间的联系,并展望了Rex的研究和应用方向。     

一株吡啶降解菌Pseudomonas sp.ZX08的生物膜形成特性及影响因素

【背景】煤化工企业排放的废水中含有大量难降解、高毒性的有机污染物,采用以高效降解菌为基础的生物强化技术对其进行处理,是一种经济可行的策略;而促进高效降解菌在载体材料表面的生物膜形成,有助于提升生物膜法废水处理系统的效能。【目的】探究一株吡啶高效降解菌Pseudomonas sp. ZX08的生物膜形成过程和特性,识别不同的环境因子如温度、pH、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等对其生物膜形成的影响规律,为实现人工调控其在实际废水处理系统中的成膜过程提供理论依据。【方法】采用改良的微孔板生物膜培养与定量方法,以单因子影响实验测定不同条件下菌株在12孔板内的生物膜形成量和浮游态细菌量;采用激光共聚焦显微镜(confocallaserscanning microscope,CLSM)观察和分析生物膜的结构特征。【结果】Pseudomonas sp. ZX08菌株具有良好的吡啶降解性能,且生物膜形成能力较强,CLSM观察到其在载体表面形成的生物膜可达40-50mm;生物膜外层的活细胞比例更高,分泌的胞外蛋白...