供磷水平和根际效应协同影响含碱性磷酸酶基因细菌群落的网络复杂性和稳定性北大核心

【目的】通过研究长期不同供磷水平下根际、土体土壤中编码碱性磷酸酶基因(alkaline phosphatase gene,phoD)细菌群落特征、网络复杂性、群落的稳定性及其与磷酸酶活性之间的关系,揭示供磷水平和根际效应在调控土壤有机磷矿化中的微生物学机制。【方法】选取华北平原长期施磷的小麦-玉米轮作体系石灰性土壤为基质土壤,开展根箱试验。选取的试验处理包括3个供磷水平,分别是0、50.0、200.0 kg P/hm^(2)(分别表示为P0、P50、P200)。玉米种子播种30 d后,采集玉米的根际土和土体土。采用高通量测序技术分析根际和土体土壤中编码碱性磷酸酶基因(phoD)细菌群落,探究施肥及根际效应对含phoD基因细菌的群落特征、网络特征的影响及其与磷酸酶活性的关系。【结果】随着施磷量的增加,速效磷(available P,AP)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性在根际、土体土壤中均显著提高,且两者呈显著正相关。phoD基因丰度在P0、P200处理的根际土壤中显著高于土体土壤。含phoD基因细菌群落的α多样性在P50处理下的根际土壤显著高于土体土壤。冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,土壤中AP、有机磷(organic P,Po)和全磷(total P,Pt)是影响微生物群落的主要因素。与不施磷处理(P0)相比,施磷处理(P50、P200)下根际土壤中网络节点数和连接数降低,而土体土壤中网络节点数和连接数增加;同时,施磷处理含phoD基因细菌群落的鲁棒性(robustness)在根际土壤中显著提高,而在土体土壤中显著降低。Mantel检验表明,含phoD基因微生物群落中的优势物种在根际土壤与AP、酸性磷酸酶(acid phosphatase,ACP)、内聚力(cohesion)和网络的鲁棒性显著相关,在土体土壤中无显著性。【结论】供磷水平及根际效应协同影响phoD基因丰度、含phoD基因细菌群落的α多样性、群落结构、优势物种、网络的复杂性及群落的稳定性,进而影响磷酸酶活性,调控了土壤中有机磷的矿化。     

氮添加对樟子松人工林土壤细菌磷酸酶编码基因丰度的影响

为研究氮添加影响森林土壤有机磷矿化的微生物调控机制,分析了10年的野外氮添加(100 kg N ha^-2year^-1)对沙地樟子松人工林土壤微生物中编码酸性磷酸单酯酶、碱性磷酸单酯酶和植酸酶的功能基因(phoC、phoD和appA)丰度及相关酶活性和土壤理化性质的影响。结果表明,氮添加使樟子松人工林土壤中酸性和碱性磷酸单酯酶活性分别下降了18.09%和55.29%,植酸酶活性下降了41.88%。氮添加使土壤微生物中各基因拷贝数分别下降40.97%(16S-rRNA)、78.38%(phoD)、67.92%(phoC)、74.37%(appA)。各基因拷贝数占总细菌基因拷贝数的比例显著下降了61%(phoD)、44%(phoC)、55%(appA)。土壤微生物量碳、微生物量磷含量与酸性磷酸单脂酶、碱性磷酸单脂酶、植酸酶活性及16S rRNA、phoD、phoC、appA基因丰度显著正相关。土壤铵态氮含量与酸性磷酸单脂酶、碱性磷酸单脂酶活性及16S rRNA、phoC、appA基因丰度显著负相关。酸性磷酸单酯酶活性与其基因丰度显著正相关,其他两种...     

产碱性蛋白酶细菌Bs08菌株的分离及其产酶特性的研究

在产蛋白酶细菌生态分布及产酶条件研究的基础上,对产碱性蛋白酶细菌进行了分离和筛选。从780株细菌中获得一株产酶活性较高的菌株。研究了该菌株的产酶特性,以及影响其产酶量的主要因素。     

碱性木聚糖酶产生菌的筛选、XynG1-3基因克隆表达及酶学性质研究

从造纸厂周边碱性土壤中分离、筛选到一株产碱性木聚糖酶的细菌G1-3,根据形态和生理、生化特性并结合16SrDNA序列分析,鉴定菌株G1-3为短小芽孢杆菌,命名为Bacillus pumilus G1-3.利用克隆表达载体pET-22b(+),实现了Bacillus pumilus G1-3碱性木聚糖酶基因XynG1-3在E.coli BL21中的表达.经氨基酸序列分析,木聚糖酶XynGl-3属于GH11家族的小分子木聚糖酶.重组木聚糖酶XynG1-3经镍离子亲和层析一步纯化后,获得凝胶电泳条带单一的蛋白样品,经SDS-PAGE检测其分子量为24 kD.对酶学性质进行分析,重组酶XynG1-3最适作用温度为55℃,最适作用pH为8.0;该酶在60℃保温1h,残余酶活保持为原来的56％,pH作用范围较广,在pH10.0下保存1h,残余酶活仍能保持75％,为耐碱性木聚糖酶.     

碱性土壤微生物基因的克隆和多样性分析

从碱性土壤样品中直接抽提和分离宏基因组DNA, 首先构建了包含5 562个阳性克隆的碱性土壤16S rDNA文库, 随机抽取9个克隆测序后构建的系统进化树表明了碱性土壤环境微生物种群基因的多样性。纯化土壤宏基因组DNA后采用EcoRⅠ酶部分酶切处理, 我们又构建了以pGEM-3Zf(+)为载体的DNA部分文库AL01。AL01文库包含23650个克隆, 随机插入载体的外源DNA片段平均大小为3.2 kb左右, DNA文库的总容量为75.68 Mb。建库效率为从每克环境样品中获得6 000个左右的含随机外源DNA片段插入载体的克隆。采用酶活筛选策略, 我们从AL01文库中筛选到一个编号为pGXAA2011的阳性克隆携带有一个完整的碱性蛋白酶基因。蛋白酶活性检测其酶活作用最佳温度为40℃, 最适作用pH 值为9.5。另外, 我们还克隆和表达了一个新型b-葡萄糖苷酶基因unglu01, 该基因和现有数据库中的b-葡萄糖苷酶基因没有任何DNA或者氨基酸水平的同源性。将unglu01基因的ORF与表达载体pETBlue-2连接后导入宿主菌株Tuner(DE3)pLacI中, 该重组表达克隆在含柠檬酸高铁铵和七叶苷的LA平板上表现清晰的b-葡萄糖苷酶活性, SDS-PAGE电泳可以检测到29 kDa大小的目的蛋白。     

抗HBsAg-碱性磷酸酶双功能抗体分子的构建

为构建带有碱性磷酸酶活性的双功能基因工程抗体, 用PCR方法克隆大肠杆菌碱性磷酸酶基因, 通过酶切分析和DNA序列测定核实后,将其重组到抗乙肝表面抗原(HBsAg) Fab段的Fd羧基端,构建重组融合蛋白表达载体pHBFAP, 转化大肠杆菌XL1-Blue, 经异丙基硫代-β-D-半乳糖苷诱导表达后, 采用ELISA法检测到培养上清中存在与HBsAg的结合活性和碱性磷酸酶的催化活性, 显示抗HBsAg-碱性磷酸酶双功能抗体分子在大肠杆菌中获得了表达.     

产碱性纤维素酶兼性厌氧菌株的筛选和酶学性质的初步研究

用CMC平板筛选方法,从造纸厂碱性土壤中获得产碱性纤维素酶兼性厌氧菌株LZ-5,革兰氏阴性,经鉴定为弧菌属(Vibrio sp.)中的一个种.液体摇瓶培养产生碱性纤维素酶活力高达5.8 U/mL.酶学性质初步研究显示,LZ-5产生的纤维素酶最适反应温度为40℃,最适反应pH值为9.0,在碱性条件下具有较高的酶活性和较好的稳定性.经传代培养证实该菌株遗传性能稳定.     

东北丘陵区林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的影响

【目的】通过研究林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的影响,为丘陵区耕地长期施肥下农田土壤微生物多样性丧失的影响机制以及未来的退耕还林过程中土壤微生物多样性的提升和土地可持续利用研究提供一些基础数据和技术支撑。【方法】采用实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,qPCR)和高通量测序技术解析土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度、多样性和结构变化,并耦合土壤化学性质分析,明确土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度和多样性与土壤化学性质的关系以及关键的驱动因子。【结果】林地垦殖为农田后,长期施肥导致土壤酸化,pH从5.58降至4.72,而土壤速效磷则从2.49 mg/kg增至49.3 mg/kg。相应地,耕地土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度和Shannon指数均显著低于林地。基于编码碱性磷酸酶的phoD基因(alkaline phosphatase-encoding gene)序列的物种分类表明,丘陵区土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的优势门为变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia),其中林地土壤的蓝藻门的相对丰度显著高于耕地。耕地土壤的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度显著高于林地,而中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、Chlorogloea属、Gemmata属、Phormidesmis属和Pseudolabrys属的相对丰度显著低于林地。土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落结构因林地转型耕地而发生显著改变。phoD基因丰度和Shannon指数与pH显著正相关,而与总磷、速效磷、硝态氮和铵态氮均显著负相关,其中土壤速效磷是这些影响因素中影响最强烈的,长期施用无机磷肥导致含碱性磷酸酶的土壤细菌群落对有机磷分解的能力退化。【结论】林地转型耕地加之长期施肥改变了土壤pH和速效磷,并在其他理化因子的协同驱动下,导致土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的显著变化。     

产碱性纤维素酶兼性厌氧菌株的筛选和酶学性质的初步研究

用CMC平板筛选方法, 从造纸厂碱性土壤中获得产碱性纤维素酶兼性厌氧菌株LZ-5, 革兰氏阴性, 经鉴定为弧菌属(Vibrio sp.)中的一个种。液体摇瓶培养产生碱性纤维素酶活力高达5.8 U/mL。酶学性质初步研究显示, LZ-5产生的纤维素酶最适反应温度为40℃, 最适反应pH值为9.0, 在碱性条件下具有较高的酶活性和较好的稳定性。经传代培养证实该菌株遗传性能稳定。     

产碱性木聚糖酶菌株的筛选及酶学性质

从青海盐碱湖土壤中筛选到25株产碱性木聚糖酶的菌株, 其中编号为QH14的菌株产酶量达648.79 U/mL, 纯化后比活可达1148.56 U/mg。16 SrDNA鉴定表明菌株QH14属于短小芽孢杆菌, 命名为Bacillus sp. QH14。从该菌株的基因组中克隆获得了碱性木聚糖酶编码基因XynQH14, 并在大肠杆菌E.coliBL21(DE3)中获得重组表达。通过Ni-NTA亲和层析分离纯化后的重组QH14木聚糖酶比活达700.47 U/mg。该碱性木聚糖酶的酶促反应最适温度为60℃, 最适pH为9.2; 55℃处理1h仍保持50%的活力; 在pH7.0~11条件下37℃处理酶液24 h后均保持80%以上的活力, 且在pH11缓冲溶液中50℃处理24 h仍保持31.02%的酶活, 显示了该碱性木聚糖酶较好的热稳定性和碱稳定, 提示该碱性木聚糖酶在制浆造纸、纺织等行业的应用潜力。     

An alkaline phosphatase/phosphodiesterase, PhoD, induced by salt stress and secreted out of the cells of Aphanothece halophytica, a halotolerant cyanobacterium

Alkaline phosphatases (APases) are important enzymes in organophosphate utilization. Three prokaryotic APase gene families, PhoA, PhoX, and PhoD, are known; however, their functional characterization in cyanobacteria largely remains to be clarified. In this study, we cloned the phoD gene from a halotolerant cyanobacterium, Aphanothece halophytica (phoD(Ap)). The deduced protein, PhoD(Ap), contains Tat consensus motifs and a peptidase cleavage site at the N terminus. The PhoD(Ap) enzyme was activated by Ca(2+) and exhibited APase and phosphodiesterase (APDase) activities. Subcellular localization experiments revealed the secretion and processing of PhoD(Ap) in a transformed cyanobacterium. Expression of the phoD(Ap) gene in A. halophytica cells was upregulated not only by phosphorus (P) starvation but also under salt stress conditions. Our results suggest that A. halophytica cells possess a PhoD that participates in the assimilation of P under salinity stress.     

农杆菌介导转化莱茵衣藻体系的优化

[目的]为建立根癌农杆菌介导的莱茵衣藻快速简便高效的遗传转化体系,本研究以模式生物莱茵衣藻为受体材料,从转化方法和转化子快速鉴定两个方面进行了优化.[方法]比较了固体培养基共培养转化方法和液体培养基共培养转化方法对根癌农杆菌LBA 4404介导的莱茵衣藻CC425转化效率的影响;研究并比较了(1)首先经过TE裂解再进行...     

大肠杆菌碱性磷酸酶的体外定向进化研究

大肠杆菌碱性磷酸酶（E.coli alkaline phosphatase, EAP, EC 3.1.3.1）是一个非特异性二聚体磷酸单酯酶. 采用易错聚合酶链反应(error prone PCR)的方法,在原有高活力突变株的基础上,对EAP远离活性中心催化三联体的区域进行定向进化,经两轮error prone PCR,获得催化活力较亲本D101S突变株提高3倍、较野生型酶提高35倍的进化酶4-186,并对该酶的催化动力学特征进行了分析. 进化酶基因的DNA测序表明4-186含两个有义氨基酸置换：K167R和S374C,二者既不位于底物结合位点,也不位于酶的金属离子结合位点.     

In vitro dose dependent inverse effect of nantenine on synaptosomal membrane K-p-NPPase activity

The effect of nantenine, an aporphine alkaloid, on ATPase K+-dependent dephosphorylation was evaluated using p-nitrophenylphosphate (p-NPP) as substrate. Basal K+-p-NPPase activity was significantly increased with 3 x 10(-4) M, remained unchanged with 3 x 10(-6) M, 3 x 10(-5) M but was reduced with 7.5 x 10(-4) M and 1 x 10(-3) M nantenine, whereas Mg2+-p-NPPase activity was not modified. Kinetic studies showed that K+-p-NPPase inhibition by nantenine is competitive to KCl but non-competitive to substrate p-NPP, whereas K+-p-NPPase stimulation by nantenine is non-competitive to KCl but competitive to p-NPP. These data suggest that there may be two acceptor sites for nantenine in p-NPPase, one eliciting stimulation and the other inhibition of K+-dependent p-NPP hydrolysis. Considering the biphasic action of nantenine on seizures and the correlation between decreased ATPase activity and seizure development, alkaloid anticonvulsant effect observed at low nantenine doses is attributable to the stimulation of phosphatase activity whereas the convulsant effect at high alkaloid doses seems related to Na+, K+-ATPase inhibition.     

(Na + K)-ATPase activity of crude homogenates of rat skeletal muscle as estimated from their K-dependent 3-O-methylfluorescein phosphatase activity

A highly sensitive fluorimetric assay using 3-O-methylfluorescein phosphate as substrate was used in the determination of K⁺-dependent phosphatase activity in preparations of rat skeletal muscle. The gastrocnemius muscle was chosen because of mixed fibre composition. Crude, detergent treated homogenate was used so as to avoid loss of activity during purification. K⁺-dependent phosphatase activities in the range 0.19–0.37 μmol · (g wet weight)⁻¹ · min⁻¹ were obtained, the value decreasing with age and K⁺-deficiency. Complete inhibition of the K⁺-dependent phosphatase was obtained with 10⁻³ M ouabain. Using a KSCN-extracted muscle enzyme the intimate relation between K⁺-dependent phosphatase activity and (Na⁺ + K⁺)-activated ATP hydrolysis could be demonstrated. A molecular activity of 620 min⁻¹ was estimated from simultaneous determination of K⁺-dependent phosphatase activity and [³H]ouabain binding capacity using the partially purified enzyme preparation. The corresponding enzyme concentration in the crude homogenates was calculated and corresponded well with the number of [³H]ouabain binding sites measured in intact muscles or biopsies hereof.     

携带与非携带松材线虫的松墨天牛miRNA表达谱比较分析

【目的】松墨天牛是松树的重要蛀干害虫,也是林业重大外来入侵种松材线虫的媒介昆虫。虽然松墨天牛和松材线虫互作的化学生态和分子进化机制受到人们的广泛关注,但miRNA等表观遗传因子在天牛—线虫互作中的作用未见报道。【方法】使用illumina HiSeq 2000平台进行miRNA高通量测序,得到4个携带线虫的天牛miRNA库和4个未携带线虫的天牛miRNA库。此外,对鉴定出的miRNA进行了差异表达分析,并对这些miRNA的靶基因进行了GO注释和KEGG通路富集分析。【结果】在携带线虫的天牛表皮、脂肪体、中肠和气管样本中分别鉴定出780、802、617和762个miRNA;在未携带松材线虫的天牛的不同组织样本中分别鉴定出784、723、713和837个miRNA。在携带松材线虫的松墨天牛中,某些已知miRNA表达量会显著升高,如miR-14、miR279和miR-312等。差异表达miRNA的功能大多指向代谢、免疫等方面。【结论】miRNA在松墨天牛和松材线虫互作中起着重要的调控作用。     

米曲霉裂解性多糖单加氧酶的异源表达与性质分析

【目的】裂解性多糖单加氧酶(lytic polysaccharide monooxygenases,LPMOs)是一类以氧化方式断裂多聚糖糖苷键的新型木质纤维素降解酶,本文旨在挖掘新型LPMOs并研究其性质。【方法】从米曲霉中克隆LPMO基因,利用毕赤酵母表达系统进行异源表达,研究其酶学性质和还原剂对其活性的影响,进一步探讨LPMO与糖苷水解酶协同作用时的底物结合现象。【结果】Ao LPMO2和Ao LPMO5序列分析显示,两种蛋白都为辅助酶类9家族的LPMOs;电击转化至真核毕赤酵母GS115中,获得双拷贝转化子GS/AO5-4,经1%甲醇诱导4 d后,上清液蛋白表达量为0.19±0.01 g/L。重组蛋白分子量约34 k Da,高于理论分子量,推测可能存在翻译后修饰。酶学性质分析表明,Ao LPMO5对刺槐豆胶的最适反应温度和p H分别为60°C和5.0,Km和Vmax分别为8.72±1.99 mg/m L和109.4±12.8μmol/(s·mg)。0.1 mmol/L Cu^2+促进酶活性提高(7.10±1.32)%(P<0.05),0.5、2.0和2.5 mmol/L H2O2分别促进酶活性提高(21.11±6.17)%(P<0.01)、(20.22±1.13)%(P<0.01)和(18.40±2.86)%(P<0.01),而没食子酸和维生素C对活性无明显作用。在反应前期,Ao LPMO5与刺槐豆胶底物结合从而影响甘露聚糖酶Bs MAN3的降解作用。而在反应后期,Ao LPMO5与Bs MAN3则表现出协同增效作用。【结论】Ao LPMO5是一种全新的生物质降解酶,阐明其酶学性质和底物作用方式,将为天然木质纤维素类底物的高效转化与生物炼制,如第二代生物乙醇、功能性低聚寡糖等生产建立基础。     

皂荚提取物的杀螺活性

[目的]研究皂荚生物农药活性,开发利用皂荚资源,发展环境友好的绿色植物源农药。[方法]采用室内生测和田间试验研究皂荚壳乙醇提取物的杀螺活性。[结果]皂荚提取物对福寿螺有显著的毒杀活性,对幼螺和成螺72 h的LC₅₀分别为40.56、109.83 mg·L^-1。田间试验表明,皂荚提取物对福寿螺有较好的防效,施用40 g·m^-2的皂荚提取物处理7 d后卵块减少率为100.00%（成螺失去产卵的能力）,防效为（99.12±1.26）%。[结论]皂荚提取物对福寿螺较好的生物防治效果,是一种潜在的生物杀螺剂。     

环链虫草Cordyceps cateniannulata对番茄生长和抗氧化酶活性的影响

【目的】评估环链虫草Cordyceps cateniannulata对植物促生和植物抗氧化酶活性的影响。【方法】本研究利用浸种法将环链虫草接种于番茄植物体,在接种后的第30天和60天,通过番茄株高、根长、地上和地下部分的干鲜重指标评价其对番茄生长的影响;在接种后第10、20、30、60和90天,通过选择性培养基分析其在番茄不同组织中的生存情况,使用形态学及DNA序列比对的方法检验所分离菌株与原有菌株的一致性。在处理后的第30天,检测番茄叶片中的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及丙二醛(MDA)含量,观察环链虫草对番茄的抗氧化酶活性影响。【结果】环链虫草可定殖于番茄幼苗且对番茄生长有显著促进作用,菌株对植株的定殖偏好性分别为根部>茎部>叶部。酶活检测结果表明,处理组番茄叶片防御酶活性均呈显著升高的趋势,其中POD、CAT、SOD活性分别比对照增加了52.21%、75.31%和158.59%,MDA含量下降了35.15%。【结论】环链虫草可以通过浸种的方法感染并定殖番茄幼苗的根、茎、叶,促进番茄幼苗的生长并提高番茄抗氧化酶活性,具有较好的田间...     

顺反式肉桂醛对肉源隆德假单胞菌生物被膜和致腐性的抑制作用

【目的】为比较反式和顺式肉桂醛对肉源假单胞菌生物被膜和致腐性的影响。【方法】通过平板计数测定两种肉桂醛对隆德假单胞菌的最小抑菌浓度(MIC),结晶紫法、珠涡流法、激光共聚焦显微镜观察、福林法等检测亚抑菌浓度肉桂醛处理下隆德假单胞菌生物被膜形成、运动性和胞外酶活性变化。荧光定量RT-PCR检测肉桂醛对隆德假单胞菌粘附lapA、鞭毛fliC、蛋白酶aprX和脂肪酶lip基因表达量的影响。【结果】反式和顺式肉桂醛对隆德假单胞菌的MIC分别为200μg/mL和225μg/mL,1/8 MIC、1/4MIC、1/2MIC亚抑菌浓度肉桂醛显著降低隆德假单胞菌生物被膜结晶紫和粘附性,其中1/2MIC反式和顺式肉桂醛处理下被膜分别减少60.27%和52.05%,菌体粘附降低56.35%和61.10%。亚抑菌浓度肉桂醛显著减少被膜厚度,反式肉桂醛还能显著杀灭被膜菌。且肉桂醛能显著抑制菌体的泳动性,反式肉桂醛对生物被膜和泳动性的抑制效果更强。肉桂醛还能抑制隆德假单胞菌蛋白酶和脂肪酶活性,其中1/2MIC反式和顺式肉桂醛处理下菌体蛋白酶分别减少61.90%和76.19%,脂肪酶降低40.17%和47.01%。且发现肉桂醛显著降低lapA、fliC、aprX和lip表达量,其中1/2MIC反式和顺式肉桂醛分别降低4个基因表达量至对照组的0.05–0.16和0.02–0.12倍。【结论】两种亚抑菌浓度肉桂醛异构体显著抑制隆德假单胞菌生物被膜和致腐性,其中反式肉桂醛对生物被膜抑制较强,而顺式肉桂醛更有效地降低致腐酶活性,其与肉桂醛下调相应基因表达密切相关。