比较基因组学分析不同来源罗伊氏乳杆菌基因多样性及生境适应性

【目的】研究34株不同来源罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)基因多样性及生境适应性机制,了解该菌株在肠外生境及肠内生境中适应性的异同,为L. reuteri优良菌株的开发提供理论基础。【方法】基于二代测序平台对11株源于发酵食品(酸马奶、酸粥)的L. reuteri进行测序,并应用比较基因组学将其与发酵食品、酸面团、食草动物L. reuteri分离株基因组进行比较分析。【结果】分离自酸马奶、酸粥L. reuteri基因组大小平均为2.14 Mb,GC含量平均为38.77%,且同种来源分离株系统发育关系距离较近。泛-核心基因集分别包含7242个、969个基因家族,其中酸马奶分离株特异性基因最多为459个。功能注释结果显示不同来源菌株碳水化合物、氨基酸相关基因数量及种类差异较大,仅在发酵食品和食草动物株中发现抗生素耐药性基因。注释到的碳水化合物活性酶中仅出现在发酵食品与食草动物分离株的为GH3 (β-葡萄糖苷酶等)和GH43 (β-木糖苷酶等),特有的分别为AA3 (纤维二糖脱氢酶等)和GH66 (葡萄糖转移酶等)。【结论】不同来源L. reuteri具有广泛的基因...     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组学研究进展

嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidan,A.ferrooxidans)广泛存在于酸性矿物废水中,与生物冶金和环境净化紧密相关。不同来源嗜酸氧化亚铁硫杆菌全基因组的测序,为我们利用比较基因组学和功能基因组学的方法去洞察嗜酸氧化亚铁硫杆菌功能基因,提供了坚实的研究基础和丰富的科研信息。简述了嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组学的基本特征;从比较基因组学和功能基因组学发现了嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株基因组水平的差异;通过生物信息学概述了该菌的铁和硫代谢机制,并从细菌的功能基因组学对其在生物冶金与环境治理等应用进行了展望。     

环境基因组学的研究进展

本文系统地介绍了环境基因组学的基本概念和主流技术平台,及其在环境污染控制、健康风险检测与评价等方面地应用．并阐释了环境基因组学与环境蛋白组学、生物信息学之间的关系。环境基因组学在生物基因组水平上揭示了环境污染物与生物之间的相互作用,为维护人体与环境健康,进行分子水平遗传物质的检测与调控。奠定了理论基础与技术支持,目前已经成为控制环境污染,提高人体与环境健康质量的重要议题。     

环境基因组学

目前人们对于微生物生物多样性的认识是带有偏颇的,偏向于那些可以在实验室中培养的微生物。但这种情况最近由于两篇文章的发表得到了改观。这两篇文章都成功地将基因组鸟枪法测序和环境微生物取样结合在一起,从两个环境样品中获得了大量的DNA序列。     

环境与工业微生物基因组学研究进展

环境微生物是维持生态圈中能量和物质循环的重要因素之一,在各种污染物和有害物质的降解等方面发挥着重要作用,在进行能源生产和可再生利用等研究领域具有潜在应用价值．在超过150种被破译的非致病微生物基因组中,绝大多数是环境和工业细菌．随着新一代测序技术的投入使用和元基因组学方法的出现,国际上的微生物基因组方面的工作进入了高通量和高产出的阶段．我国已经完成全基因组测序的7株环境细菌中涵盖了嗜高温、嗜酸、耐高压、耐低压等各种极端环境微生物,研究人员从中发现了众多与环境和工业应用密切相关的代谢途径、遗传功能和生物酶,目前,国内多家单位相继启动了元基因组计划,必将使我国在环境和工业微生物基因组研究领域取得一大批原创成果．     

胶质类芽孢杆菌功能及基因组学研究进展

胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)因其具有多功能、强抗逆等特点而成为微生物肥料的首选菌种,它在农业生产中表现出提高土壤速效钾与速效磷含量、促进作物生长、提高作物产量和品质等多方面的效应,一直是研究的重点和热点。首次从P.mucilaginosus的系统发育地位及快速检测技术、生物学功能、基因组学研究进展等方面进行综述,以期进一步拓宽对该细菌生物学特征及其功能的认识,推动其在生态农业中的应用。     

环境基因组学与毒理基因组学研究进展

环境基因组学和毒理基因组学主要在基因组水平上研究机体对环境因子的应答反应,了解基因-环境交互作用在疾病发生中的作用。环境基因组学和毒理基因组学研究的结合为环境与健康研究开辟了新的方法。本文对环境基因组计划和毒理基因组学的研究目的、内容以及存在的问题和展望进行了综述。     

乳酸菌基因组学研究进展

乳酸菌（Lactic acid bacteria LAB）是指一类能够通过同型发酵或异型发酵而产生乳酸的细菌。它们一般呈革兰阳性,厌氧,无芽孢,耐酸。根据发酵形式的不同,乳酸菌可以分为两类：同型发酵的菌主要产物为乳酸,而异型发酵的菌除了乳酸还同时产生乙酸、乙醇、二氧化碳及甲酸等。乳酸菌广泛分布于自然界,与人类生活关系密切。在人类的胃肠道、口腔以及生殖道都能够找到一些正常生存的乳酸菌,它们被认为是胃肠道的正常菌群,对于维持肠道的完整性、免疫调节及抑制致病菌、抗感染方面具有重要作用。最近有证据显示乳酸菌还能够加强特异性及非特异性免疫。目前乳酸菌广泛应用于食品发酵、工业乳酸发酵以及医疗保健领域。对于乳酸菌的研究已经从最初的形态学研究发展为细胞水平和分子水平的研究。     

林木基因组学研究进展

林木基因组学研究进展迅速。结构基因组学方面,已构建了近40个主要造林树种的遗传连锁图谱,在不同树种中定位了30余个重要的数量性状位点,在部分树种中开展了基因组比较和综合图谱构建研究,杨树的全基因组测序已经完成,桉树的全基因组测序正在进行。功能基因组学方面,已分析了主要造林树种多种组织的转录组EST序列,对林木次生生长与木材形成、开花和抗寒性的形成等过程开展了功能基因组学研究。另外,探讨了林木基因组学研究的发展趋势,以期为我国林木基因组学研究提供有益的参考。     

Isolation and characterization of Arthrobacter sp. strain MCM B-436, an atrazine-degrading bacterium, from rhizospheric soil

Atrazine is one of the most environmentally prevalent s-triazine-ring herbicides. The widespread use of atrazine and its toxicity necessitates search for remediation technology. As atrazine is still used in India as a major herbicide, exploration of atrazine-degrading bacterial community is of immense importance. Considering lack of reports on well characterized atrazine-degrading bacterial cultures from India and wide diversity and density of microorganisms in rhizosphere, soil sample from rhizosphere of atrazine-resistant plant was studied. Arthrobacter sp. strain isolated in this investigation utilizes atrazine as the sole nitrogen source. In addition, the bacterium degrades other triazines such as ametryn, cyanizine, propazine and simazine. PCR analysis confirms the presence of atzBCD and triazine hydrolase (trzN) genes on chromosomal DNA. Sequencing of the trzN gene reveals high sequence similarity with trzN from Nocardioides sp. C190. An inducible and intracellular atrazine chlorohydrolase enzyme was isolated and partially purified from this isolate. This study confirms the presence of atrazine-degrading microbial population in Indian soils and could be used efficiently for remediation of contaminated soils. Presence of trzN gene indicates possible presence of bacterial community with more efficient and novel enzymatic capabilities. Comparison of enzyme and gene structure of this isolate with other geographically distinct atrazine-degrading strains will help us in the better understanding of gene transfer and evolution.     

短梗霉产liamocins研究进展

短梗霉真菌(Aureobasidium spp.)是一种世界性的酵母样真菌,因其产生黑色素而被称为黑酵母.短梗霉的许多菌株都能分泌细胞外脂质liamocins.Liamocins具有表面活性、良好的抗癌和抗菌活性.本文综述了分泌liamocins的短梗霉的多样性及影响其产生liamocins的因素,总结了liamoci...     

一株尼古丁降解菌株Arthrobacter sp.D4的分离鉴定及其降解代谢途径

【背景】烟草在生产和加工中会产生高浓度的尼古丁废弃物,对环境造成较大的污染。【目的】筛选降解尼古丁的微生物菌种并解析其降解尼古丁的代谢途径,理解微生物如何降解尼古丁。【方法】用常规分离筛选方法、结合形态学观察和分子鉴定手段分离和鉴定菌株类别,进而利用单因素试验方法,通过设置不同的尼古丁浓度、温度和pH确定菌株降解尼古丁的最适发酵条件和降解率,利用气相色谱-质谱联用技术检测菌株在尼古丁降解过程中的主要代谢产物。【结果】获得一株以尼古丁为唯一碳源和氮源的节杆菌属(Arthrobacter)菌株,编号为D4;该菌株降解尼古丁的最适温度和pH分别为30.0℃和7.0;在1 g/L的尼古丁浓度下具备较快的尼古丁降解速率,培养18 h时尼古丁降解率可达到90%以上;尼古丁浓度≥4 g/L时菌株生长受到明显抑制;与目前报道的节杆菌属降解途径不同,该菌株降解尼古丁过程中产生了新的终产物N-甲基吡咯烷酮、可替宁及中间产物麦斯明。【结论】本研究分离鉴定到一株具有较快尼古丁降解速率的节杆菌,该菌株很可能存在新的尼古丁降解途径。     

Genetic differentiation of Arthrobacter population from heavy metal-contaminated environment

Six samples containing extremely high concentration of Pb, Zn, and Cd were obtained from the layers of 5–10 cm and 25–30 cm three tailing piles, with ages of about 10, 20 and more than 80 years, respectively. Then, 48 bacterial strains were obtained from these samples, and subsequently their phylogenetic positions were determined by analysis on the partial sequence of 16S rRNA gene (fragment length ranging from 474 to 708 bp). These isolates were members of the Arthrobacter genus, phylogenetically close to A. keyseri and A. ureafaciens, with sequence ranging from 99.1% to 100%. Furthermore, genetic variation between subpopulations from different samples was revealed by analysis on their randomly amplified polymorphic DNA profile. Nei genetic distance showed that the greatest differentiation occurred between subpopulation A and C. Notably, either genetic distance between subpopulations from the layers of 5–10 cm and 25–30 cm of each tailing pile or between same layers of different tailing pile increased with the history of tailings. Moreover, correlation analysis showed that soluble Pb has a significantly negative relationship with Nei’ gene diversity of subpopulation. It was assumed that soluble Pb may be responsible for the reduced genetic diversity of the Arthrobacter population. Our data provided evidence that genetic differentiation of microbial populations was consistent with the changes of environmental factors, particularly heavy metals. Translated from Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(10): 2569–2573 [译自: 生态学报]     

希瓦氏菌生物被膜研究进展

希瓦氏菌（Shewanella spp.）是海产品中常见的优势腐败菌,易在食品加工设备表面形成生物被膜而难以清除。生物被膜的存在不仅会造成食品的持续污染和交叉污染,也会影响加工设备的使用,从而对国民健康和经济发展造成威胁。目前,针对希瓦氏菌生物被膜的研究主要集中在表型研究上,对其生物被膜形成分子机制的研究尚处于起步阶段。总结希瓦氏菌生物被膜的形成过程,重点论述希瓦氏菌生物被膜的形成机制并对希瓦氏菌生物被膜控制方法进行简要概括,展望未来的研究方向,以期为希瓦氏菌生物被膜的深入研究提供参考。     

柽柳水浸提液对猪毛菜种子萌发和幼苗生长的化感作用

以一年生草本植物猪毛菜的种子和幼苗为受体,采用室内培养皿法,研究塔里木河下游柽柳水浸提液对猪毛菜种子及幼苗的化感作用。结果表明:(1)柽柳茎、根浸提液对猪毛菜种子萌发的抑制作用较为显著;柽柳茎浸提液0.08～0.20g/mL浓度处理组的猪毛菜种子发芽率、发芽指数和活力指数与对照组之间均差异显著,其中种子发芽率分别减少了84.78%、89.12%、76.09%和67.39%;柽柳根浸提液对猪毛菜种子活力指数的化感作用较为显著,0.12g/mL和0.16g/mL浓度处理组与对照组相比差异极显著,化感效应指数分别为-0.960和-0.930。(2)柽柳茎浸提液处理中的猪毛菜幼苗苗长和根浸提液处理中的猪毛菜幼苗鲜重与对照组差异显著,两者在0.08g/mL浓度处理下分别增加了61.49%和52.63%;在其他浓度处理下则主要受抑制作用。(3)柽柳叶浸提液的综合化感效应呈现"W"型变化趋势;茎浸提液在高浓度时具有较强的综合化感效应;根浸提液的综合化感效应在0.12g/mL浓度最强(RI=-0.749),在0.08g/mL浓度时最弱(RI=-0.389)。     

黄曲霉功能基因组学研究

黄曲霉（Aspergillus flavus）是一种常见的腐生真菌和条件致病菌,其次生代谢产物黄曲霉毒素（Aflatoxin,AFT）具有高度的致癌性和致畸性,严重危及人类和动物健康。近年来,功能基因组学研究发展迅速,在真菌生长发育、挖掘真菌次级代谢产物以及研究包括黄曲霉毒素在内的真菌毒素等方面得到了广泛的应用。功能基因组学在研究黄曲霉与宿主之间的相互作用以及黄曲霉与其他曲霉之间的相互作用方面具有巨大的潜力。然而,黄曲霉功能基因组学受到细胞壁难以破除、耐药性高、筛选标记少、缺陷型菌株构建费力耗时等因素的影响而发展缓慢。概述了黄曲霉的选择标记、遗传转化方法和黄曲霉毒素以及环匹阿尼酸（cyclopiazonic acid, CPA）生物合成的研究进展,并讨论了在提高黄曲霉基因操作效率方面的潜在策略。例如,构建缺乏非同源末端连接（NHEJ）途径的菌株、Cre-loxP重组系统、CRISPR-Cas9等方法,为深入开展黄曲霉遗传学研究提供参考。     

秋石斛钙依赖蛋白激酶基因的克隆及表达分析

钙依赖蛋白激酶(calcium dependent protein kinase,CDPK)在植物的生长发育及逆境胁迫方面发挥着重要作用。该研究以秋石斛品种‘水芙蓉’为试验材料,采用 RT PCR方法克隆钙依赖蛋白激酶基因,并对其进行生物信息学分析;采用qRT PCR方法对CDPKs基因在‘水芙蓉’不同组织及不同低温胁迫下的表达情况进行分析,为秋石斛CDPK基因的功能验证以及抗寒分子机制研究奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得了DenCDPK1(GenBank登录号为MZ322902)、DenCDPK2(GenBank登录号为MZ322903)、DenCDPK3(GenBank登录号为MZ322904)基因,序列长度依次为1 934、1 971和2 302 bp,分别编码534、541和536个氨基酸。 (2)序列一致性结果显示,DenCDPKs蛋白质与铁皮石斛相应CDPK蛋白质序列的一致性均高于97%,且DenCDPKs均存在STKc_CAMK结构域和4个EF hand结构域。(3)qRT PCR分析显示,DenCDPK1、DenCDPK2和DenCDPK3基因均在叶中高表达,分别在茎、花、茎中低表达;且‘水芙蓉’叶片中DenCDPK1和DenCDPK2的表达量高于其他3个供试品种;经8 ℃胁迫12 h后,叶片中DenCDPKs的表达量均显著高于对照组(25 ℃条件下),且DenCDPK3的表达量在0 ℃胁迫12 h时达到最高值。(4)常温(25 ℃)下‘水芙蓉’叶片中的相对电导率显著低于其他3个供试品种;经低温(8 ℃、0 ℃)胁迫12 h后,叶片中的相对电导率均显著高于对照组,且随温度的降低呈上升趋势。研究认为,DenCDPKs基因可能参与秋石斛低温胁迫的响应过程,特别是DenCDPK2可能在秋石斛抗寒过程中发挥着重要作用。     

粮食上木霉菌的分离鉴定及其生防效果

【背景】粮食在生长和收储期极易受到病原真菌或产毒真菌的污染,造成严重的损失。众多实践证明木霉属(Trichoderma)可以有效防治植物病原真菌。【目的】鉴定和筛选能有效抑制粮食常见危害真菌的木霉生防菌株,开发生防菌剂,保障粮食生产安全。【方法】从粮食上分离筛选出35株木霉,通过多基因系统发育分析和形态学观察方法进行菌种鉴定,利用平板对峙试验筛选出对粮食常见危害真菌有抑制作用的菌株。【结果】35株木霉分属于8个种,分别为非洲哈茨木霉(Trichodermaafroharzianum)、类棘孢木霉(Trichodermaasperelloides)、 Trichoderma amoenum、近深绿木霉(Trichoderma paratroviride)、Trichoderma obovatum、长枝木霉(Trichoderma longibrachiatum)、东方木霉(Trichodermaorientale)和深绿木霉(Trichodermaatroviride)。对峙试验结果表明,这8种木霉对于粮食上分离到的10种危害真菌均具有较好的抑制效果。非洲哈茨木霉(T.afroharzi...