天蓝色链霉菌代谢物组测定方法优化及其代谢特征

链霉菌能够产生多种抗生素,具有重要的研究与应用价值。代谢物组学能够定性和定量测定胞内外主要低分子量代谢产物。相对于其他组学,代谢物组学在监控胞内代谢状态、指导物种理性改造方面具有独特优势。本文旨在建立一种快速、准确的链霉菌胞内代谢物分析方法。以模式菌株天蓝色链霉菌为研究对象,基于GC-MS分析平台优化了代谢物组学样品制备流程中的细胞淬灭时间、菌体分离方法、代谢物提取及代谢物衍生化条件,并利用该方法对天蓝色链霉菌不同生长时期各代谢途径的相对活性进行了初步分析。采用"低温淬灭(–40℃,4 min)-快速过滤分离-反复冻融(45 s/3 min)-衍生化(40℃,90 min)"的流程能够鉴定出中心代谢途径(糖酵解、戊糖磷酸途径和TCA循环)、氨基酸代谢途径、脂肪酸代谢途径、核酸代谢途径及部分次级代谢途径中的103种主要代谢物。利用该流程测定发现天蓝色链霉菌细胞生长周期中存在显著的代谢时序差异,并且发现氨基酸与脂肪酸代谢在衔接初级代谢与次级代谢生物合成中具有重要作用。本研究建立的测定方法能够有效地用于天蓝色链霉胞内代谢物分析,该方法将有助于深入刻画链霉菌细胞代谢过程,为菌株代谢工程改造增加次级代谢产物产量提供理性指导。     

菌物代谢组学应用及存在的问题

代谢组学是一个可灵敏捕捉各种生物或非生物因素导致的供试样本中小分子代谢成分变化及其规律的实验方法,被广泛应用于生理生化、病理药理、生物工程、化学生态等很多方面.由于菌物种群数量庞大、未知结构次生代谢产物众多,严重影响到生物标记物的鉴定和进一步深入分析.为此,在总结目前菌物代谢组研究成果的基础上,结合十年的菌物代谢组学研...     

植物代谢组学的研究方法及其应用

代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物。植物代谢组学是指对植物抽提物中代谢组进行高通量、无偏差全面分析的技术。近年来, 植物代谢组学研究取得了很大进展。本文介绍了其含义、历史沿革及研究方法, 并用典型实例阐释了它的应用方向。     

植物代谢组学的研究方法及其应用

代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物.植物代谢组学是指对植物抽提物中代谢组进行高通量、无偏差全面分析的技术.近年来,植物代谢组学研究取得了很大进展.本文介绍了其含义、历史沿革及研究方法,并用典型实例阐释了它的应用方向.     

生态代谢组学研究进展

代谢组学指某一生物系统中产生的或已存在的代谢物组的研究,以质谱和核磁共振技术为分析平台,以信息建模与系统整合为目标。随着代谢组学中的研究方法与技术成为生态学研究的有力工具,生态代谢组学概念应运而生,即研究某一个生物体对环境变化的代谢物组水平的响应。理清代谢组学与生态代谢组学学科发展的脉络,综述代谢组学研究中的常用技术及其优势与局限性,论述代谢组学技术在生态学研究中的应用现状,展望代谢组学技术与其他系统生物学组学技术的结合在生态学中的应用前景,提出生态代谢组学研究者未来要完成的任务和面对的挑战。     

紫杉二烯人工酵母的代谢组学分析

为了更深入地从代谢角度研究萜类合成人工酵母的内在差异,以紫杉二烯人工酵母为例,利用代谢组学的方法对其发酵指数中期胞内代谢物的变化进行了测定。结果表明,与对照菌W303-1A相比,紫杉二烯的生产会对胞内糖酵解、三羧酸循环中间物及一些氨基酸的含量产生不同程度的影响,进而对其生长产生一定抑制作用。其中柠檬酸因紫杉二烯功能模块的引入下降明显,降幅达90%以上,因此可以作为后续功能酵母研究的标志性代谢物。紫杉二烯人工酵母细胞代谢组的研究可以为萜类化合物异源合成的优化提供更多的信息和帮助。     

一株大象粪便链霉菌的次生代谢产物研究

采用正相硅胶柱色谱、反相硅胶柱色谱、凝胶柱色谱等方法对来自大象粪便的链霉菌YIM801的发酵产物进行分离,共获得11个化合物,依据理化性质及波谱数据分析,分别鉴定为环(苯丙氨酸-缬氨酸)(1)、环(亮氨酸-缬氨酸)(2)、N-乙酰色胺(3)、N-乙酰酪胺(4)、5'-O-乙酰胸苷(5)、2'-脱氧尿苷(6)、2-吡咯甲酸(7)、2,5-二羟基苯甲醇(8)、2,5-二羟基苯甲醇甲醚(9)、2-甲氧基对苯二酚(10)和间羟基苯甲醇(11)。所有化合物均为首次从大象粪便来源的链霉菌中分离得到。     

代谢组学在肿瘤药物靶点筛选中的应用进展

肿瘤是一种多因素参与造成机体各系统功能平衡紊乱的代谢性疾病,代谢重编程是恶性肿瘤的重要特征之一.研究"代谢指纹图谱"的代谢组学,通过揭示肿瘤或药物引起的宿主内源性代谢物的变化,为肿瘤药物靶点的筛选提供了可能.但目前对代谢组在肿瘤药物靶点筛选中的整体性综述并不多见,因此,本文在介绍了代谢组学筛选肿瘤药物靶点的流程的基础上...     

代谢组学及其应用

对代谢组学的概念、特性、发展历史做了简要介绍,综述了当前代谢组学研究中的数据采集、数据分析中采用的技术,及代谢组学在疾病诊断、药物毒性研究、植物和微生物等邻域的应用,并对代谢组学的发展作了展望。     

代谢组学研究技术及其应用

介绍代谢组学的研究技术,主要包括核磁共振技术,色谱-质谱联用技术,同时介绍常用的数据处理方法和数据库.对目前代谢组学在医药领域、生物研究领域、资源环境,以及农业和食品领域的应用情况进行综述.     

异养硝化细菌的筛选、鉴定及其氨氮转化特性的研究

从巢湖湖底泥床中分离筛选出一株具有氨氮转化活性的异养型硝化菌株X5.经生理生化分析、16S rDNA序列测定及系统发育学比较,菌株X5为枯草芽孢杆菌属(Bacillus sp.).菌株X5对氨氮的转化能力受温度、pH值以及接种量等条件的影响.实验结果表明,菌株X5的最适氨氮转化条件为:25～35℃,16 h,pH值7.0～8.0以及6%的接种量.将菌株X5扩大培养后接种于含蓝藻的发酵培养基中,分别测定总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)及硝态氮(NO-3-N)的含量.结果显示,菌株X5对蓝藻中的氮素具有一定的转化作用.     

Photosynthesis, photorespiration and nitrogen metabolism

Abstract. The ATP and reduced ferredoxin generated in photosynthetic reactions in the chloroplast are utilized for a large number of reactions other than CO₂-fixation. Quantitatively the most important reaction is the reassimilation of ammonia liberated during photorespiration in C₃ plants via the glutamate synthase cycle. Chloroplasts are also able to reduce nitrite to ammonia, sulphate to sulphide, and synthesize a number of amino acids. The amino acids essential for human nutrition are all synthesized in the chloroplast and evidence is presented to suggest that they may be the sole site of such biosynthetic reactions.     

酸性旱地红壤无机氮同化菌株筛选及其全基因组分析

微生物执行的无机氮同化作用可固定施入土壤后未被作物直接吸收的化学氮肥,有效减少化学氮肥损失、降低环境氮素污染风险。土壤无机氮同化作用不是由大量冗余微生物共同执行的,而是由一小部分功能微生物优先执行。【目的】对酸性旱地红壤中的优势无机氮同化细菌进行富集、菌株分离鉴定及全基因组测序,并明确菌株在土壤中的氮同化能力,为酸性土壤化学氮肥应用及其转化过程研究提供菌株资源和理论依据。【方法】在酸性旱地红壤中添加KNO3或(NH4)2SO4作为无机氮源,以葡萄糖作为碳源,在好氧条件下进行富集预培养,采用稀释分离法筛选出优势无机氮同化细菌菌株;将菌株回接至土壤中从而验证其无机氮同化能力,并通过全基因组测序分析菌株的氮素代谢途径及相关功能基因。【结果】酸性旱地红壤经富集预培养一周后,优势无机氮同化微生物的16SrRNA基因相对丰度从0.20%–0.94%增长至20.2%–30.2%;分离筛选后得到的3株优势无机氮同化细菌菌株,鉴定为伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.) M6-3、索状芽孢杆菌(Bacillus funiculus) M2-4和节杆菌(Arthrobacter sp.) M7...     

硝化细菌群的富集及其去除城镇寡营养河道中氨氮污染的应用

[背景]随着工农业的发展,污水排放导致的氨氮超标逐渐成为水体污染的重要因素,脱氮已成为人们研究的重点.目前脱氮方法主要集中于硝化细菌的硝化作用,其将氨氮转化为硝酸盐氮,从而减少水体中氨氮的污染.由于工业废水和农业污水中的有机物含量较高,而且异养硝化细菌具有生长较快等优势,因此对异养菌的研究多于自养菌.然而现有的异养硝化...     

高效净水异养硝化细菌的筛选鉴定及固定化应用研究

本研究从海参养殖水体、泥土中筛选出4株具有硝化能力的异养硝化细菌。分别将其游离菌体细胞投入海参养殖水体,测定亚硝态氮、氨氮去除率,筛选出HS．NOB2为高效净化菌株,对HS-NOB2进行16SrDNA扩增及序列测定,初步鉴定为节杆菌（Arthrobactersp．）。利用海藻酸钠包埋法对高效净化菌体细胞进行固定化,将该固定化菌投入养殖水体及人工合成污水,研究其对水体中亚硝态氮、氨氮的处理效果,并与游离菌体细胞进行比较。结果表明,固定化后亚硝态氮去除率达到49．85％,氨氮去除率达到56．58％,均明显高于游离菌体细胞。上述研究为探寻水体净化提供了新思路,为水质改良剂的实际生产提供可选菌株。     

三种不同小球藻去除亚硝态氮和氨氮能力的研究

为了研究小球藻在不同质量浓度的氨氮和亚硝态氮环境下的去除能力与生长效果,从实验室挑选3株不同的小球藻CV315-1(Chlorella sp.)、CV315-2(Chlorella sorokiniana)和CV315-3(Chlorella pyrenoidosa)分别置于不同质量浓度的氨氮和亚硝态氮模拟污水中,在温...     

氮添加对沙质草地氨挥发及硝态氮淋溶的影响

采用密闭室法和离子交换树脂袋法,研究了科尔沁沙质草地不同处理(水添加、氮添加、水氮添加)氧挥发的损失量和硝态氮的淋溶量.结果表明:氮添加处理和水氮添加处理显著促进了氨挥发(P＜0.05),最大氨挥发速率显著高于对照;氮添加处理和水氮添加处理的氨挥发累积量为111.80和148.64 mg·m-2,分别占氮添加量的1.1％和1.5％;水氮同时添加条件下,氨挥发累计量显著高于氨添加处理(P＜0.05),水添加处理和对照相比没有显著差异(P＞0.05);水氮添加处理显著增加了土壤深度20 cm处的硝态氮淋溶量(P＜0.05),氮添加处理和水氮添加处理的硝态氮淋溶量分别是对照的1.96和4.22倍,然而在土壤深度40 cm处各处理硝态氮淋溶量差异不显著(P＞0.05);可见,氮添加和水氮添加均促进了土壤的氧挥发,对硝态氮的淋溶没有显著影响.     

高效转化黄姜皂苷为薯蓣皂苷元菌株的筛选及转化条件优化

薯蓣皂苷元是甾体激素类药物重要的生产原料,在制药工业中有广泛应用。传统的生产方法是黄姜酸解法,污染严重。为寻找更清洁高效的生产方式,从本实验室保藏的菌株中筛选出一株赤霉菌Gibberellaintermedia WX12(层出镰孢菌Fusarium proliferatum的有性阶段),能将黄姜中的皂苷转化为薯蓣皂苷元。采用统计学实验设计方法对其转化培养基进行研究,优化的转化培养基配方为(g/L):葡萄糖20.6;酵母膏5.0;氯化钠1;磷酸二氢钾3;硫酸锌1.5;黄姜酶解物3。采用以上优化参数,薯蓣皂苷元的得率提高到(31±0.3)mg/g干黄姜,较优化前提高了3倍。这是目前关于赤霉菌转化黄姜中皂苷的首次报道。     

一株光合细菌的分离鉴定及该菌对氨氮和亚硝态氮的去除作用

【背景】中国是水产养殖大国,氨氮、亚硝态氮是水体中主要的氮源污染物。水体氨氮超标不仅会损伤水生动物的神经系统和肝肾系统,还会导致体表及内脏充血。亚硝态氮过高会阻碍血液运载氧气能力,导致鱼虾缺氧、免疫力下降,从而引发肠炎、烂鳃,甚至窒息死亡。部分光合细菌有去除水体氨氮、亚硝态氮的能力,且对环境友好无二次污染。【目的】从广东养殖水体分离、纯化、筛选出生物活性好的光合细菌(编号SP3)进行种属鉴定,优化培养条件,检测其去除水体氨氮和亚硝态氮的能力,为养殖水体去除氨氮和亚硝态氮提供目标菌株。【方法】用双层平板法从混合菌液中分离得到光合细菌,通过革兰氏染色、碳源利用试验、对无机电子供体的利用试验以及16SrRNA基因序列分析对目标菌株进行种属鉴定;测定菌株SP3在不同pH、不同浓度NaCl条件下的OD600,优化培养条件;通过测定7d内SP3菌株在不同浓度氨氮(氯化铵配制)和亚硝态氮(亚硝酸钠配制)中OD600的变化趋势,确定该菌株对不同氮源的利用情况;用纳氏比色法、分光光度法测定SP3菌株降解水体氨氮和亚硝态氮的能力。Genome walking扩增获得亚硝酸盐还原酶基因(nirS),通过荧光定量PCR研究nirS在氨氮、亚硝态氮去除过程中的表达动态。【结果】筛选出的菌株SP3为革兰氏阴性菌,短杆状;能以醋酸盐、丙酮酸盐、丙酸盐、丁酸盐、乳酸盐、富马酸盐、琥珀酸盐、苹果酸、果糖、葡萄糖作为碳源,不能以乙醇和丙酮作为碳源;能利用硫化钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钠作为无机电子供体; 16SrRNA基因序列分析表明其与沙氏外硫红螺菌(Ectothiorhodospira shaposhnikovii)序列相似度为99%;菌株SP3适宜pH为6.0-8.5,适宜盐度为0-3%;菌株SP3以铵盐作为氮源时生长状态明显优于亚硝酸盐;以初始菌液浓度8.6×109CFU/mL、起始氨氮量84.15±0.58 mg/L的条件培养7 d,水体氨氮累计去除量为79.45±0.29 mg/L,氨氮累计去除率达到94.42%;在同样菌浓度和2mg/L亚硝酸钠的条件下培养5d,水体亚硝态氮含量低于检测限0.003mg/L。在菌株SP3去除氨氮、亚硝态氮过程中nirS相对表达量上调。【结论】菌株SP3为沙氏外硫红螺菌(E.shaposhnikovii),能有效去除水中氨氮和亚硝态氮,具有净化水质作用,在水产养殖和污水处理中有广阔应用前景。     

无细胞百日咳攻击菌的制备及液氮保存方法分析

为了制备无细胞百日咳效价测定用攻击菌并用液氮进行保存,对此方法进行评价。采用原代攻击菌复苏传代后测定细菌浓度,并用蛋白胨水稀释为27亿个菌/m l,分装冻存管中。放入液氮罐内,并对液氮保存的攻击菌进行相应的检测,用统计软件计算。结果显示,此方法制备的攻击菌与传统的攻击菌无显著性差异,冻后虽攻击菌的毒力有所下降,但都在100-1000/MLD的正常范围内,且冻后0、3、6、9、12月无显著性差异。同批支间差异小,CV<5%。通过此方法制备的攻击菌稳定性好,试验结果符合《中华人民共和国药典》要求,可用于无细胞百日咳的效价测定。