海洋细菌生态学的若干前沿课题及其研究新进展

海洋细菌在海洋生态系统中的重要作用随着微食物环的提出被深入认识和充分肯定。本文概述了海洋细菌在微食物环中的重要生态作用及微食物环的研究进展,海洋细菌在碳的生物地球化学循环中的重要性,海洋细菌的活性及其群落结构与功能,分析了藻际环境特性和藻际微生物在赤潮多发海域的生态作用,提出了我国海洋细菌生态学研究的若干新思考与新任务,强调了基于"以菌治藻"的新理念,开展针对于赤潮灾害防除的"微食物环-赤潮-关键微生物菌群"耦合互作这一重要科学问题研究的必要性及紧迫性。     

悉生培养微缩体系食细菌线虫提高土壤激素含量的机制

研究土壤食细菌线虫与细菌的相互作用及其生态功能是土壤生态学的核心内容之一。食细菌线虫取食细菌可以促进土壤中氮素的矿化,提高氮素养分的供给,改善土壤的营养条件,从而促进植物的生长发育。土壤食细菌线虫促进植物根系生长的"养分作用机制"已得到确认,而"激素作用机制"还存在争议。从供试土壤中筛选获得一株高效产IAA细菌和两种不同cp值的食细菌线虫,通过设置简化的悉生培养系统,对这两种土著食细菌线虫与土著产IAA细菌之间的相互作用,及其对土壤中IAA含量变化的影响进行研究。结果表明:两种食细菌线虫的取食均能促进细菌数量和活性的增强,食细菌线虫与产IAA细菌相互作用也能显著增加土壤中IAA的含量;这些促进作用受到接种食细菌线虫的种类以及培养时间的影响:在培养第10天和第20天时,接种cp值为1的中杆属食细菌线虫显著增加了产IAA细菌的数量;在培养第10天和第30天时,相比较接种cp值为2的头叶属食细菌线虫,接种中杆属食细菌线虫显著提高了土壤中IAA的含量。     

细菌细胞表面的结构与功能

早在35亿年前,细菌就已出现在地球上,是地球上数量最多,分布最广的一大类生物。在几万公尺的高空,几百公尺土层的深处,几千公尺深的海底都可以找到它的踪迹。它们还可以生长在其它生物不能生长的极端pH、高低温及高渗的盐湖等处。细菌对环境表现的巨大适应能力与它的细胞表面结构分不开,本文就这个问题简述如下:     

中科院微生物所在细菌耐药基因组学研究获进展

正中科院微生物所朱宝利课题组在细菌耐药基因组学研究中的最新进展,研究首次以基因组学大数据为依托,深入解析了耐药基因在细菌间的传播网络和规律,对深入认识细菌耐药性的进化、细菌耐药的形成机制等具有重要意义。成果近日在线发表于《应用与环境微生物学》,并将于第82卷22期以"封面故事"形式发表。副研究员胡永飞为第一作者,朱宝利研究员为通讯作者。     

细菌“定植”还是“定殖”？

细菌定植/殖(Bacterial Colonization),是指来自不同环境的细菌接触到机体,并在特定部位黏附、生长和繁殖的现象。无论是共生菌对肠道的保护作用,还是致病菌引起的感染,往往都要依赖细菌定植/殖。目前,教材与期刊等对于"细菌定植"和"细菌定殖"这2个科技名词的使用不一,并存在两者混用的现象,尚未有明确的定论指出哪种使用正确。为了避免以上问题,并对"Bacterial Colonization"的正确翻译提供参考,本文对细菌定植/殖的条件和过程、意义、使用现状进行了分析与讨论,最终认为"细菌定殖"更适用于"Bacterial Colonization"的翻译。     

臭氧浓度升高对不同品种小麦根际细菌种群的影响

利用臭氧FACE(Free-Air Ozone Concentration Enrichment)实验平台,研究4个小麦品种"扬麦15"、"扬麦16"、"扬幅麦2号"、"烟农19"根际细菌在拔节期和成熟期对臭氧浓度升高的响应;采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和荧光定量PCR(real-time quantitative PCR)方法,分别对细菌种群结构和数量进行了测定。结果表明:臭氧浓度升高仅显著降低了拔节期"扬幅麦2号"小麦品种根际细菌数量,对成熟期各品种小麦根际细菌数量影响不显著;多样性指数和主成分分析表明,"扬麦15"和"扬幅麦2号"根际细菌多样性和种群结构分别在拔节期和成熟期发生明显变化;臭氧对"扬幅麦2号"品种根际细菌种群的影响较持久,可能会产生累积效应。     

一次亲吻,交换8000万口腔细菌

<正>在接吻时,双方口腔中的细菌会随着唾液的接触而交换,不过在此之前,还没有人计算过这种细菌迁移究竟有多大的规模。而近期发表在《微生物组学》(Microbiome)期刊上的一项研究估计,一次持续10秒的亲吻会造成大约8 000万口腔细菌的"迁徙"。这项研究还发现,每日亲吻超过9次的伴侣会分享相似的口腔菌群。当然,健康人口腔中的细菌大多是无害的,在没有其他致病菌感染的情况下,这样的"细菌交换"也不大可能导致疾病。我们的身上有着多达100万亿微生物组成的生态系统,这些微生物对于我们的食物消化、营养物质的合成以及     

聚焦海洋生物技术

<正>日本在最深海沟发现罕见细菌海床的平均深度是4 000米,而位于西太平洋的马里亚纳海沟的挑战者深渊谷底深度接近11 km。日本研究人员借助一台远程操控机器人,发现了一个细菌群落正在茁壮成长,这种被称为"异养微生物"的细菌并不能自己产生食物,必须"猎食"水中的其他微生物细菌才能得以生存。     

前噬菌体研究进展

噬菌体是地球上最多的生物实体,一直被认为是细菌的天敌。然而随着基因组学和分子生物学等技术的快速发展,人们发现噬菌体与宿主之间存在微妙而复杂的关系。前噬菌体是指溶原性细菌内存在的整套噬菌体DNA基因组,广泛分布在细菌基因组中,对调节细菌宿主生理具有重要作用,如参与调节宿主的毒力、影响生物膜形成、赋予宿主免疫力等。有趣的是,前噬菌体可以通过"监听"细菌的群体感应来调节自身的溶原–裂解状态。近年来,一些细菌中由前噬菌体编码的抗CRISPR蛋白的发现引起了人们对前噬菌体研究的关注。因此,对前噬菌体的研究可以为改造宿主和前噬菌体提供基础理论参考。本文对前噬菌体的预测、分布、分类及功能进行了综述,以期为进一步研究噬菌体与宿主间的关系提供基础。     

微观世界的“花朵”

细菌并不都是面目狰狞的恶魔。2005年5月31日,以色列特拉维夫大学物理天文学教授 Eshel Ben Jacob 在对细菌的社会行为的研究过程中,拍摄到了这些漂亮的"花朵"。     

细菌语言分子——N-乙酰高丝氨酸内酯

近来的研究表明,在同种或异种细菌之间亦存在信息交流,人们把这种信息交流称为细菌语言(bacterial language)。细菌的语言是指发生在细菌个体(individual)之间的信息交流,而非个体内部的信号转导。细菌的语言不是通过"声波"之类的载体来实现,而是通过一些化学分子(chemical)来实现的。不同细菌使用的"语言分子"可有不同,N-乙酰高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine-lactone,AHL)是其中最常见的一种。随着对AHL的研究不断深入,人们发现它在细菌感染的早期诊断、早期治疗等方面有着极为广阔的应用前景。本文侧重介绍了AHL的结构特点、感应机制、抑制方法及其应用前景。     

细菌的“IQ”?

正细菌"IQ"的研究是一个非常迷人的前沿领域。虽然科学家们已经兢兢业业地探索了近30年时间,而且已经获得了很多有价值的发现,但这还刚刚只是个开始。有很多更有趣的科学问题仍然等待人类去解决。什么是细菌的"IQ"对于单细胞生命的细菌而言,它们自然没有传统意义上的"IQ",你大可不必拿着一份"细菌IQ测试表"请细菌们当场、限时填完,然后再给它们的聪明程度排个序。然而,如果从感知世界这个角度来看,细菌     

新疆北部主要盐生植物根部内生细菌群落结构的高通量分析

【目的】揭示同一盐渍环境中不同种盐生植物根部内生细菌群落多样性特征和分布规律,结合根际土壤理化因子探讨其对内生细菌群落结构的影响。【方法】通过罗氏454高通量测序获得内生细菌16S r RNA片段,然后进行生物信息分析。【结果】研究的16种盐生植物其内生细菌群落主要由Proteobacteria、Tenericutes、Actinobacteria和Firmicutes 4个门的细菌组成。从植物"种"的水平来看,不同种盐生植物内生细菌群落存在差异;从植物"属"的水平来看,同一属的盐生植物内生细菌相似;从植物"科"的水平来看,藜科盐生植物内生细菌以Actinobacteria和Proteobacteria门为主;蒺藜科盐生植物内生细菌以Proteobacteria门为主;柽柳科盐生植物内生细菌以Tenericutes门为主;白花丹科盐生植物内生细菌以Proteobacteria、Fimicutes和Actinobacteria门为主。根际土壤中Cl~–含量对盐生植物内生细菌群落变化具有显著影响;而Cl~–、Mg~(2+)和总氮组成的集合与内生细菌群落结构相关性最高。【结论】盐生植物内生细菌多样性丰富。在同一盐渍生境中,盐生植物内生细菌群落分布呈现宿主的种属特异性,根际土壤中Cl~–是影响其内生细菌群落变化的主要驱动因素之一。     

《科学》:借“菌”杀“毒”治婴幼儿腹泻

美国科学家说,利用一种细菌的蛋白激活免疫系统,可有效预防和治疗轮状病毒感染。这种借"菌"杀"毒"的新策略发表在新一期美国《科学》杂志上,也许可极大提升婴幼儿感染轮状病毒后的生存率。现有两种主要的轮状病毒疫苗,但有些国家接种覆盖率不足,而且疫苗需要提前注射和等待机体诱发免疫保护。在新研究中,美国佐治亚州立大学研究人员利用一种叫做鞭毛蛋白的细菌蛋白治疗感染轮状病毒的小鼠。鞭毛是细菌表面的运动器官,鞭毛     

细菌耐药专刊序言

抗生素是人类对抗病原微生物感染的重要"武器"。然而,抗生素的大规模使用导致细菌耐药性不断增强并广泛传播。细菌耐药不仅是医学问题,同时也是社会和经济问题,涉及公共卫生、环境污染、食品安全等诸多领域。本专刊从临床耐药与流行病学、动物及环境耐药、细菌耐药机制、抗菌药物研发和耐药防控策略等角度对细菌耐药性问题进行了较系统的综述和探讨,为全面认识细菌耐药现状、深入开展耐药机制研究并制定综合防控策略等提供参考。     

沉水植物附着细菌群落结构及其多样性研究进展

与陆生植物类似,沉水植物的叶表也存在着大量的附着细菌。附着细菌拥有独特的生态位和显著的生态功能,与沉水植物构成了复杂的共生体系。针对附着细菌的群落结构及其多样性进行了简单的综述。在方法学上,"表面活性剂+超声处理"的方式能够比较有效地洗脱叶表的附着细菌。显微计数和分离培养的方法分别发现,某些沉水植物附着细菌的多度在105~107个/cm2以及106 CFU/cm左右。克隆测序的研究表明沉水植物附着细菌的OTU在几十到上百的范围内。在群落结构上,Betaproteobacteria、Bacteroidetes、Alphaproteobacteria、Actinobacteria、Planctomycetes、Cyanobacteria等门类的细菌较为常见。先锋物种在附着细菌生物膜的形成过程中发挥着关键作用,环境条件和植物体都会对附着细菌的多样性造成影响。富营养化水体观察到较高的附着细菌丰度,溶解性有机物比无机营养物更加适合附着细菌的利用。植物体的叶片化学组成、渗出物以及物理结构等会影响附着细菌的多样性及群落结构。对沉水植物附着细菌群落结构形成的机理进行了假说性质的总结,并对附着细菌的研究前沿进行了展望。     

ppGpp介导的抗生素胁迫应答机制研究进展

抗生素是由微生物在生长发育后期产生的次级代谢产物,具有杀死或抑制细菌生长的能力,因此被广泛应用于细菌感染的临床治疗。在长期的进化过程中,细菌采取多种方式应对环境中抗生素的威胁。除了广为人知的抗生素耐药性(resistance)之外,细菌还能对抗生素产生耐受性(tolerance)和持留性(persistence),严重影响抗生素的临床疗效。鸟苷四磷酸(guanosine tetraphosphate, ppGpp)和鸟苷五磷酸(guanosine pentaphosphate, pppGpp) (本文统称ppGpp)是细菌应对营养饥饿等不利环境时产生的"报警"信号分子,其能够在全局水平调控基因的表达,使细菌适应不利的环境。越来越多的研究表明,ppGpp与细菌应对抗生素胁迫密切相关。基于此,本文综述了细菌中ppGpp的合成与水解及其作用机制,并重点阐述了ppGpp介导抗生素胁迫应答的分子机制,以期为新型抗生素的开发提供新思路。     

宋代海底沉船“南海Ⅰ号”出水木质文物中细菌类群

【目的】通过对"南海Ⅰ号"沉船出水木质文物标本中细菌类群的分析,了解饱水木质文物中的细菌类群并推测细菌对木质文物损害的机制。【方法】应用Illumina Mi Seq测序平台对采自该沉船的10份木质文物标本中细菌V3–V4序列进行测序与分析,比较各标本中细菌群落的组成差异。【结果】根据97%序列相似性得到3 780不同的细菌OTUs,分属34目、35科的187个属;多数细菌OTU属于变形菌门(Proteobacteria)细菌,占全部细菌OTU的52.9%,在细菌纲水平上γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)(占17.9%)是丰度最高的细菌纲。德沃氏菌属(Devosia)(3.5%)是"南海一号"沉船样品丰度最高的属,其他分别属于甲基娇养杆菌属(Methylotenera)(2.4%)、鼠尾菌属(Muricauda)(1.2%)。其中氢噬胞菌属(Hydrogenophaga)、中国农大湖积物杆菌(Lacibacter cauensis)、德氏食酸菌(Acidovorax delafieldii)、德沃斯氏菌属(Devosia)、沉积物杆状菌属(Sediminibacterium)、缺陷短孢单胞菌(Brevundimonas diminuta)和门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)在所有样品中均可检测到。【结论】"南海Ⅰ号"沉船出水木质文物存在着种类丰富的好氧与厌氧细菌种类,多种细菌类群具有较好的纤维素降解能力与铁硫元素转化能力,控制细菌群落中参与分解纤维素的细菌与铁硫循环菌活性对于保护木质文物有重要作用。     

优异杂交水稻亲本灌浆期种子内生细菌多样性研究

通过传统微生物培养方法,对处于灌浆期的杂交水稻亲本"深08S"、"和620S"及"16A007"种子内生细菌群落结构多样性进行研究。实验表明,处于灌浆期的杂交水稻亲本种子仍然存在内生细菌群落结构的多样性。"深08S"种子内生细菌含6个OTU,第一优势菌属为Pantoea,丰度为52.04%,第二和第三优势菌属分别为Pseudomonas和Rhizobium;"和620S"种子内生细菌含10个OTU,第一优势菌属为Pantoea,丰度为69.02%,第二优势菌属为Pseudomonas,并列第三优势菌属为Rhizobium和Sphingomonas;"16A007"种子内生细菌含11个OTU,第一优势菌属为Pseudomonas,丰度为45.12%,第二优势菌属和第三优势菌属分别为Pantoea和Sphingomonas。由研究结果可见,具有遗传相关性的水稻种子"深08S"和"和620S"内生细菌的第一和第二优势菌属相同,同时,三种水稻亲本种子优势菌属都有Pantoea和Pseudomonas,表明水稻种子基因型对其内生细菌结构多样性具有一定的影响。     

抗菌肽抗菌机制及其应用研究进展

抗菌肽是一类小分子肽,具有广谱的抗菌活性。以往对抗菌肽抗菌机制的研究主要集中在细菌细胞膜的作用上,包含"桶板"模型、"毯式"模型,"环形孔"模型和"凝聚"模型。近年来相继发现某些抗菌肽可以作用于细菌细胞内部,与核酸物质结合,阻断DNA复制、RNA合成;影响蛋白质合成;抑制隔膜、细胞壁合成,阻碍细胞分裂;抑制胞内酶的活性。本文从胞内机制和胞外机制两个角度对抗菌肽的抗菌机制进行综述,以期阐明各类抗菌肽的作用机制,为进一步研究菌株耐药性、杀菌效果及其杀菌机制提供科学根据。