利用系统作图(Systems mapping)研究大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的互作遗传机制

【背景】物种间相互作用是物种进化的重要推动力,然而如何将基因型和表型关联以及确定在物种相互作用过程中起重要作用的基因均面临挑战。【目的】通过系统作图(Systems mapping)得到两种微生物在相互作用过程中起重要作用的SNPs (Single nucleotide polymorphism),以及随着时间的变化,这些SNPs是如何相互联系进而影响大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的相互作用。【方法】分别对45株大肠埃希菌、45株金黄色葡萄球菌进行单独培养和混合共培养,通过实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,qPCR)进行绝对定量,得到一定时间内各个菌株的生长量,比较相同菌株在不同培养条件下生长情况,以各个菌株重测序结果为基础,结合系统作图得到在相互作用过程中起重要作用的显著SNPs及其相互联系。【结果】通过系统作图分析,获得具有54对显著SNPs组合的三维曼哈顿图,这些组合中41个显著SNPs来自大肠埃希菌,12个显著SNPs来自金黄色葡萄球菌。在上述SNPs中已有6个SNPs所在的候选基因都可以直接或者间接影响微生物的生长量变化,从而影响两种微生物相互作用方式。它们分别是nhaR(E19056)参与生物膜的形成,rhlE(E832164)与核糖体的组装有关,csiD (E2789300)的表达可以使细胞面对恶劣环境,alk B (E2309274)可以参与DNA的损伤修复,sucA(E759230)和yjjW(E4614704)都参与细胞的代谢过程。【结论】系统作图可以检测到物种在相互作用过程中显著SNPs;物种相互作用过程中不同SNPs遗传效应随着时间变化;细菌的相互作用过程是直接遗传效应、间接遗传效应和上位性效应共同产生的结果。     

沙门菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的多重PCR检测

根据沙门菌invA基因、大肠杆菌phoA基因和金黄色葡萄球菌nuc基因序列,设计3对特异性引物进行多重PCR并对反应条件进行优化。结果表明3对引物能特异地扩增出284bp、622bp、484bp的目的条带;最佳反应条件为沙门菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的引物浓度分别为40nmol／L、40nmol／L、80nmol／L,Mg^2＋浓度2．4mmol／L,dNTP浓度2001μmol／L,Taq DNA聚合酶1.5u,退火温度55．0℃-57．4℃之间;在此条件下多重PCR同时检测DNA的敏感性分别是10．2pg、10．2pg、102．0pg,检测时间4h。建立的多重PCR是一种敏感、特异、准确、快速的方法,为同时检测食品中沙门菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌奠定了基础。     

AgNO3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌作用及机制

以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为模式菌,对AgNO3的抗菌效果进行研究,并对其抗菌机制作初步探讨。AgNO3对大肠杆菌的抑制生长曲线表明:2.891 mg/L的AgNO3能够完全抑制106个/mL的大肠杆菌细胞生长,AgNO3使大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的延滞期加长,并且浓度越高,延滞期越长。另外,AgNO3对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌脱氢酶的活性有明显影响,随着AgNO3浓度的提高,脱氢酶的活性逐渐降低。AgNO3溶液作用于细菌后,细菌表面疏水性均有不同程度地下降,且浓度越大对其影响也越明显,大肠杆菌的下降程度要大于金黄色葡萄球菌。     

水稻苗期耐旱性基因位点及其互作的分析

随着全球水资源的日益贫乏和旱灾的日趋严重,水稻耐旱性的研究越来越重要,对籼稻窄叶青8号（ZYQ8）和粳稻京系17（JX17）以及由它们构建的加倍单倍体（DH）群体,参照国际水稻研究所的耐旱鉴定方法,在苗期进行断水,调查期耐旱性,利用该群体的分子连锁图谱进行数量性状座位（QTL）区间作图分析,共检测到2个耐旱的QTL（qDT-5和qDT-12),分别位于第5染色体的GA41-GA257之间的和第12染色体的RG457-Y12817R之间,这两个QTL的加性效应均来自ZYQ8的等位基因,用Epistat软件检测到2个单位点,即GA257和Y12817R,与区间作图分析的结果一致,Epistat还检测到与GA257互作的3个位点（RG541、G318和G192,分别位于第1、4和8染色体上）和与Y12817R互作的1个位点（CT234,位于第3染色体上）。     

影响微生物互作的重要基因研究进展：以大肠杆菌为例

微生物在自然界中广泛存在,微生物间的相互作用对群落结构和功能有重要影响。目前已经对微生物相互作用的机制给予了很大的关注,通过高通量测序技术和统计学分析方法的结合可以定位获得影响菌株互作的重要基因。为了深入研究微生物相互作用的遗传机制,本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为例,综述了与大肠杆菌运动性、耐药性、营养物质吸收和代谢调节相关的基因在互作条件下发挥的作用,并从这几个方面分别阐述了大肠杆菌互作遗传机制。总之,这些基因在大肠杆菌与其他微生物互作中发挥重要作用,同时增强了对细菌互作机制的理解,为今后研究更复杂的微生物群落互作遗传机制奠定了理论基础。     

水稻株高上位性效应和ＱＥ互作效应的ＱＴＬ遗传研究

利用基因混合模型的ＱＴＬ定位方法研究了由籼稻品种ＩＲ６４和粳稻品种Ａzucena杂交衍生的ＤＨ群体在４个环境中的ＱＴＬ上位性效应和环境互作效应,结果表明,上位性是数量性状的重要遗传基础,并揭示了上位性的几个重要特点,所有的ＱＴＬ都参与了上位性效应的形成,６４％的ＱＴＬ还具有本身的加性效应,因此传统方法对ＱＴＬ加性效应的估算会由于上位性的影响而有偏,其他３６％的ＱＴＬ没有本身的加性效应,却参与了４８％的上位性互作用,这些位点可能通过诱发和修饰其他位点而起作用,上位性的特点还包括,经常发现了一个ＱＴＬ与多个ＱＴＬ发生互作;大效应的ＱＴＬ也参与上位性互作;上位性互作受环境影响,ＱＴＬ与环境的互效应比ＱＴＬ的主效应更多地被检测到,表明数量性状基因的表达易受环境影响。     

多维功能作图在胡杨幼苗生长QTL的应用

功能作图框架能够表征复杂动态性状背后的数量性状位点(Quantitative trait locus, QTL)或核苷酸。此前,功能作图广泛应用于单个性状或两个性状的QTL定位当中,多个相关性状功能作图的研究相对匮乏。本研究通过对SAD(Structured antedependence)模型进一步推导,得到在多个性状时用于拟合时间相关协方差矩阵的结构化模型,并使用胡杨(Populus euphratica Oliv.)340个F₁代群体的4个生长相关性状以及模拟实验对多维功能作图模型进行测试。结果显示,共定位出173个显著位点,分布于除4、9、10、15、16以外的染色体。功能注释涉及参与叶绿体早期发育、生长素横向运输、提高植物非生物胁迫耐受性以及作为跨膜运输系统开关等生物学过程的32个基因。     

水稻穗部性状的QTL与环境互作分析

分别在两年收集珍汕97／明恢63的重组自交系群体的表现数据,运用混合线性模型的QTL定位方法,联合分析穗部5个性状的QTLs7及QTL与环境互作关系。每穗颖花数、每穗实粒数、结实率、穗长和穗着密度分别检测到10、3、6、8和7个QTLs分别解释各性状变异的29．13％、19．2％、29．46％、26．39％和35．76％。对于同一性状,高值亲本和低值亲本中均存在增效和减效QTL。相关性状QTL的位置表现相同或相似,高值亲本和低值亲本中均存在增效和减效QTL。相关性状QTL的位置表现相同或相似,成族分布。1个穗长QTL,2个每穗颖花数QTL3,3个结实率QTLs表现与环境显著互作,QTL与环境互作效应的贡献率比相应的QTL贡献率略大。遗传力稍高的每穗实粒数和穗着粒密度的DQTL与环境不互作。     

沙门菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的多重PCR检测*

根据沙门菌invA基因、大肠杆菌phoA基因和金黄色葡萄球菌nuc基因序列,设计3对特异性引物进行多重PCR并对反应条件进行优化。结果表明3对引物能特异地扩增出284bp、622bp、484bp的目的条带;最佳反应条件为沙门菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的引物浓度分别为40nmol/L、40nmol/L、80nmol/L,Mg²⁺浓度2.4mmol/L,dNTP浓度200μmol/L,TaqDNA聚合酶1.5U,退火温度55.0℃~57.4℃之间;在此条件下多重PCR同时检测DNA的敏     

金黄色葡萄球菌肠毒素中毒的免疫治疗策略

金黄色葡萄球菌肠毒素（staphylococcal enterotoxins,SEs）是由金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）分泌的一类具有呕吐活性的细菌外毒素，可引起严重的炎症反应和食物中毒。SEs具有超抗原活性，可与T细胞受体的可变区和MHC II类分子形成三元复合物（TCR-SEs-MHC II），直接刺激T淋巴细胞大量产生肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor α,TNF-α)、白介素（interleukin,IL）-2、IL-6和γ干扰素（interferon γ,IFN-γ）等细胞因子，从而导致中毒性休克综合征（toxicshocksyndrome, TSS）。在临床常见的SEs中，肠毒素A (staphylococcalenterotoxin A, SEA)和肠毒素B(staphylococcal enterotoxin B,SEB)是出现频率最高、毒性最大、危害最严重的两种。目前尚没有针对SEs中毒治疗策略的综述性研究。本文首先概述了SEs的分类、结构及毒性作用，重点围绕SEA和SEB，分析了TCR-SEs-MHC II类...     

抗金黄色葡萄球菌感染的新药研究进展

金黄色葡萄球菌因抗菌药耐药性而引起广泛关注,其耐药株感染所引起的皮肤和软组织感染、肺炎、菌血症以及骨髓炎等增加了患者的发病率和死亡率。金黄色葡萄球菌通常通过携带多种耐药基因、毒力基因或形成生物被膜等方式快速适应生存环境而产生耐药性,使得常规抗菌药物难以达到理想的治疗效果,因此,金黄色葡萄球菌感染的治疗一直是一个难题。从抗菌肽、植物次生代谢物及其他独特作用机制的新药等三方面进行阐述,以期为抗金黄色葡萄球菌感染的新药研发提供新的思路。     

金黄色葡萄球菌病防治研究进展

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, SA)被认为是最常见的食源性致病菌之一,引起人畜的感染性疾病,导致皮肤、软组织和血液感染,引发脓毒症和中毒性休克综合征。随着抗生素的滥用,金黄色葡萄球菌的耐药性逐渐增强,导致耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin resistant Staphylococcus aureus, MRSA)的出现,并且在全球范围内散播,严重危害公共卫生安全。目前亟需有效控制SA感染的新疗法,因此本文对金黄色葡萄球菌防治技术的研究进展进行综述,并对其防治前景进行了分析,以期对金黄色葡萄球菌尤其是MRSA的控制提供理论指导。     

吡唑啉酮铜配合物P-FAH-Cu-phen对金黄色葡萄球菌的转录组影响分析

【背景】金黄色葡萄球菌是目前食品和临床引起感染的重要病原菌,迫切需要开发新型抗菌药物。【目的】分析吡唑啉酮铜配合物P-FAH-Cu-phen对金黄色葡萄球菌的转录组影响和主要代谢信号通路。【方法】采用液体稀释法测定P-FAH-Cu-phen作用金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration, MIC)和最低杀菌浓度(minimum bactericidal concentration, MBC)。将终浓度2 μg/mL的配合物分别作用于对数生长期的金黄色葡萄球菌30 min和2 h,进行转录组测序及分析。【结果】 P-FAH-Cu-phen作用金黄色葡萄球菌的MIC和MBC分别为2 μg/mL和4 μg/mL。与空白对照相比,配合物处理细菌30 min后,其差异基因共有356个,其中上调表达180个、下调表达176个;配合物处理细菌2 h后,其差异基因共有23个,其中上调表达3个、下调表达20个。差异基因功能主要富集于膜的组成部分、细胞质、质膜、ATP结合、发病机制、金属离子结合、组氨酸生物合成过程、DNA结合、水解酶活性、跨膜转运蛋白活性、硝酸盐同化、硝酸盐代谢过程、硝酸还原酶复合物、硝酸还原酶活性等。差异基因涉及的信号通路主要有双组分系统、群体感应、氮代谢、三羧酸循环、氨基酸代谢等。【结论】影响细菌质膜组成、毒素生成、生物膜形成、细胞壁合成、能量代谢等可能是吡唑啉酮铜配合物P-FAH-Cu-phen对金黄色葡萄球菌的主要抑菌作用。研究为揭示吡唑啉酮铜配合物抑制金黄色葡萄球菌分子机制提供了理论依据。     

和厚朴酚对大肠埃希氏菌生物被膜形成的抑制机制

【目的】研究不同浓度的和厚朴酚(honokiol)抑制大肠埃希菌(Escherichia coli)的供试菌株10389生物被膜(biofilm,BF)形成的作用机制。【方法】用氯化三苯基四氮唑比色法(TTC)和四唑盐减低法(XTT)测定honokiol抑制E.coli10389生物被膜形成的药物最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MBC)及其抑制作用与时间的关系;通过qRT-PCR法检测不同浓度的honokiol对E. coli 10389生物被膜形成基因和群体感应系统相关基因表达量的影响;通过生物发光法和qRT-PCR法检测亚-MIC honokiol对E. coli 10389呋喃糖基硼酸二酯(AI-2)及其调控的与生物被膜形成相关的下游基因表达量的影响。【结果】Honokiol能抑制E.coli10389生物被膜的形成,但不同浓度的honokiol抑制E. coli 10389 BF形成的作用机制不同。其中,与对照组相比,MIC的honokiol能使E. coli 10389 BF形成相关基因编码毒素(hha)和细菌酸性调节因子(ari R) mRNA的表达量显著提高,抗毒素...     

万古霉素敏感性下降金黄色葡萄球菌(VISA/hVISA)的研究进展

万古霉素敏感性下降的金黄色葡萄球菌(VISA/hV ISA)日益增多,已经成为公共健康的重要威胁。来自临床或实验室的VISA/hV ISA菌株表现出一些共同特征,如细胞壁增厚,自溶活性降低,毒力减弱,醋酸盐代谢异常。金葡菌从VSSA到VISA/hV ISA的转化是一个逐步演变的过程,VISA中一些调控基因的变异,特别是如wal KR、graRS、vra SR、rpo B、rpo C、rpo D、agr、msrR、fdh2、sle1等基因连续的变异与金葡菌对万古霉素的耐药性相关。VISA/hV ISA中相应基因的变异也是VISA/hV ISA对宿主毒力减弱,持续定殖及对宿主适应性改变的遗传基础。为了预防和控制VISA/hI VSA感染,应全面了解其生物学特性,开发简便有效的检验方法,探索制定灵活的治疗策略,达到有效防治的目的。     

Relationship between the structure and function of Escherichia coli initiator tRNA

Through functional studies of mutant tRNAs, we have identified sequence and/or structural features important for specifying the many distinctive properties of E coli initiator tRNA. Many of the mutant tRNAs contain an anticodon sequence change from CAU→CUA and are now substrates for E coli glutaminyl-tRNA synthetase (GlnRS). We describe here the effect of further mutating the discriminator base 73 and nucleotide 72 at the end of the acceptor stem on: i) recognition of the mutant tRNAs by E coli GlnRS; ii) recognition by E coli methionyl-tRNA transformylase; and iii) activity of the mutant tRNAs in initiation in E coli. For GlnRS recognition, our results are, in general, consistent with interactions found in the crystal structure of the E coli GlnRS-glutamine tRNA complex. The results also support our previous conclusion that formylation of initiator tRNA is important for its function in initiation.     

合成生物学方法构建电活性大肠杆菌

电活性微生物具有独特的在细胞内外环境之间传递电子的能力。在对天然电活性微生物电子传递机制充分研究的基础上,通过合成生物学方法异源构建天然电活性微生物电子传递结构基础也可以将遗传背景清晰的非电活性大肠杆菌改造为电活性微生物。构建获得的工程化电活性大肠杆菌可以直接应用于微生物燃料电池和生物传感器等领域,同时也可以作为底盘细胞整合相应的目标产物合成通路实现电能驱动的生物合成。本文以合成生物学方法构建电活性大肠杆菌为主题,详细阐述天然电活性微生物电子传递的机理及结构基础,总结了工程化电活性大肠杆菌的构建策略、成功案例以及应用领域,并对合成生物学方法构建电活性大肠杆菌未来的研究方向进行了展望。     

大肠杆菌胞内半胱氨酸响应型启动子的筛选表征

【目的】半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,广泛应用于化妆品、药品、食品等行业,微生物发酵法合成半胱氨酸已成为当前研究的热点。基于比较转录组学分析等技术,筛选并表征大肠杆菌(Escherichia coli)胞内对半胱氨酸浓度变化显著响应的启动子。【方法】在Escherichia coli W3110培养基中外源添加不同终浓度的半胱氨酸,通过比较转录组学分析筛选转录水平显著响应半胱氨酸浓度变化的基因,融合目标基因的启动子片段与荧光报告基因egfp构建启动子文库,进一步测定不同半胱氨酸浓度条件下,含有不同启动子重组菌的绿色荧光蛋白(greenfluorescent protein, GFP)荧光强度。【结果】筛选并挖掘了随着半胱氨酸浓度提高而转录水平显著提升的27个基因,并将基因的潜在启动子片段与荧光报告基因egfp融合构建启动子文库,筛选获得对半胱氨酸变化具备特异性响应的启动子P_E2。最后,对P_E2启动子-35区间隔区域AAAT进行随机突变,最终获得在1-7g/L半胱氨酸浓度范围内特异性响应性能显著提高的启动子P_E2-33。...