信号分子在生物脱氮中的作用及检测方法

生物脱氮是由微生物主导的地球氮循环中的重要环节之一,主要包括硝化、反硝化和厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)等过程。在微生物联合作用下,污水中的有机氮及氨氮经一系列作用转化为氮气,这种经济高效、环境友好的处理工艺在世界范围内得到广泛应用。群体感应(quorum sensing,QS)以信号分子为媒介通过改变菌群密度和周围环境变化来调节微生物的各种行为。大量的研究已证实调控QS信号分子在生物脱氮中具有应用潜力。本文介绍了各种信号分子类型,从基因组学、实际应用等方面综述了各类信号分子以及检测方法,同时针对酰基高丝氨酸内酯(acyl homoserine lactones,AHLs)类信号分子在生物脱氮中的作用进行详细介绍。然而不足之处在于信号分子研究只是停留在实验室阶段,仅仅研究了单一信号分子对生物脱氮的影响。未来可将信号分子应用于实际污水,研究多种信号分子共同作用以及多种微生物之间的QS现象。     

海州湾近岸海域的微生物群落结构和抗生素抗性基因时空变化

【背景】近岸海域抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)的污染和累积将直接影响海产品质量和安全,海州湾作为江苏省的四大渔场之一,是江苏渔业发展的主要载体,有多条大小河流注入,沿岸为重要农业区,对公众健康产生重大影响。【目的】对海州湾夏秋季的水样及沉积物展开微生物及ARGs检测。【方法】基于宏基因组测序技术开展海州湾夏秋两季近岸6个站点中水体和沉积物中ARGs种类和相对丰度以及微生物群落的组成研究。【结果】变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)是夏秋季度两种介质中最优势的门类,水样中优势的科级细菌为红细菌科(Rhodobacteraceae),沉积物样品中为脱硫杆菌科(Desulfobacteraceae);夏季水样中的ARGs相对丰度要明显高于秋季,但沉积物中不同季节的ARGs相对丰度未表现出明显的变化趋势;在水样中主要门级微生物群落的抗性机制主要是抗生素靶位替换和抗生素靶位保护,沉积物样品则以抗生素灭活机制为主,而主要科级微生物群落的抗性机制更加多样;冗余分析(redundancyanalysis...     

青海湖3种类型高寒湿地甲烷氧化菌群落特征

【背景】甲烷氧化菌在维持湿地生态系统碳平衡方面发挥着重要作用,青海湖高寒湿地具有十分重要的生态地位,但目前有关该地区甲烷氧化菌的研究相对较少。【目的】探究不同类型高寒湿地土壤甲烷氧化菌的群落特征与驱动因素。【方法】以青海湖流域内的小泊湖沼泽湿地、鸟岛湖滨湿地、瓦颜山河源湿地为研究对象,通过高通量测序技术对土壤甲烷氧化菌进行检测。【结果】3种不同类型高寒湿地土壤甲烷氧化菌的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)。鸟岛湖滨湿地与瓦颜山河源湿地的甲烷氧化菌α多样性存在显著差异(P<0.05),而小泊湖沼泽湿地与二者的甲烷氧化菌α多样性的差异不显著(P>0.05)。LEfSe分析表明,不同类型高寒湿地共存在40个差异菌群,尤以瓦颜山河源湿地差异菌群数量最多,从门到属水平均存在显著差异。冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,甲烷氧化菌菌群变化的主要驱动因子为土壤温度、土壤水分、电导率。【结论】整体而言,青海湖3种类型高寒湿地土壤理化性质及甲烷氧化菌群落多样性均存在差异,且部分菌群的相对丰度具有显著性差异(P<0.05)。     

香蕉林土壤可培养放线菌分离、鉴定及其抑菌活性

【背景】香蕉枯萎病是香蕉的顽固性疾病,制约着香蕉产业的发展,因此,筛选出对香蕉枯萎病菌(尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种,简称Foc4)具有抑制活性的生防菌株具有重要意义。【目的】分离香蕉林土壤样品中放线菌并进行物种的初步鉴定,测定其对包括香蕉枯萎病致病菌的7种病原菌的拮抗活性,获得高活性菌株,以获得解决香蕉枯萎病的生物防治策略。【方法】采集多份广西地区香蕉林土壤样品,采用超声波等手段对其预处理,设置多种特异性培养基从中分离放线菌资源,对获得的放线菌进行基于16SrRNA基因序列的物种鉴定,以7种病原菌为靶标,采用平板对峙法从中筛选抑菌活性菌株,最后采用菌丝生长速率法对Foc4的抑菌率进行测定。【结果】从香蕉林土壤中分离出138株放线菌均为链霉菌,其中5株为潜在新种,分别为X1085、X1052、X2052、X3059和X4046;筛选出具有抑菌活性的菌株77株,阳性率为55.8%。20株对Foc4具有抑制活性,其中4株拮抗效果明显,抑制率大于80%,菌株X4050的抑菌率高达93.76%。【结论】初步明确了香蕉林土壤中可培养放线菌的物种信息,其中部分放线菌为未知物种,活性分析显示一半...     

玉米赤霉烯酮脱毒菌PA26-7的分离鉴定及其应用效果评价

【背景】玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)是广泛污染粮谷类作物的一种雌激素类真菌毒素,不仅给农业经济带来巨大损失,还能通过食物链对人和动物健康造成危害。【目的】从微生态制剂中筛选获得能够高效降解玉米赤霉烯酮的菌株,优化其脱毒条件,测定其在饲料中的实际脱毒效果及对饲料中植酸、维生素含量变化的影响。【方法】从微生态制剂中分离出玉米赤霉烯酮降解菌,通过细胞计数试剂盒-8 (cell counting kit-8, CCK-8)测定菌株降解玉米赤霉烯酮产物的细胞毒性和雌激素活性,通过高效液相色谱法测定分离株在培养基和饲料中的解毒效果,以及分离株在霉变的豆粕、麸皮和成品饲料中固态发酵前后维生素的含量变化,通过三氯化铁比色法测定饲料脱毒前后植酸的含量变化。【结果】从微生态制剂中筛选出一株通过分泌胞外酶高效降解玉米赤霉烯酮的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) PA26-7,该菌株在培养基起始pH 4.0-8.0、培养温度25-60℃条件下均可降解玉米赤霉烯酮,产物的细胞毒性和雌激素活性均较ZEN弱。PA26-7经固态发酵72h后,饲料原料(豆粕和麸皮)及霉变的成品鸡...     

新疆阿克苏地区一株羊源沙门菌及其小菌落变异株的生物学特性

【背景】小菌落变异株(smallcolonyvariant,SCV)是一种具有独特的表型及致病特征且生长缓慢的细菌亚群,而国内鲜有关于食源性沙门菌SCV的研究报道。【目的】为食源性沙门菌的防治及动物性食品安全提供实验数据。【方法】使用氨基糖苷类抗生素对羊源胆汁中分离的沙门菌进行实验室诱导得到SCV,然后分别对野生株和诱导株的菌落形态、生长、生化特性、营养缺陷型检测、运动性、耐药性检测及耐药基因、毒力基因、生物被膜形成能力进行比较和分析。【结果】经卡那霉素诱导获得一株血红素依赖型沙门菌SCV,与野生株相比,诱导株生长缓慢,低于野生株84%,不利用柠檬酸盐,溶血能力增强40%,对磺胺类和氨基糖苷类药物的耐受性增强,生物被膜形成能力减弱45%,运动能力减弱78%。【结论】沙门菌SCV的生长和生理生化特性与野生株相比有显著差异,使得沙门菌SCV的分离鉴定尤为困难;并且SCV的致病性与耐药性等方面的变化可能给沙门菌病的防治带来更大挑战,其机制还有待深入研究。     

Sphingopyxis sp. YF1吸附镉的特性及其机制

【背景】水中的重金属污染是一个严峻的环境问题,严重危害人体健康,利用微生物吸附剂修复重金属污染的水体是一种高效环保的方法。Sphingopyxis能够去除重金属,但是其去除水体中镉的研究很少,且其吸附镉的机理尚不清楚。【目的】以从水体中分离的Sphingopyxis sp. YF1为对象,探究该菌对镉的吸附特性和机制。【方法】分析在不同pH、接触时间及重金属初始浓度条件下YF1活菌和死菌对Cd²⁺的吸附效果,对其进行动力学模型和等温模型拟合,通过扫描电镜和能谱(scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy, SEM-EDS)观察镉在活菌和死菌细胞表面的富集,并通过傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)分析确定YF1菌中参与吸附Cd²⁺的官能团,阐明YF1对镉的吸附机理。【结果】当pH值为3.0-5.0时,随着pH值的升高,活菌与死菌的镉吸附量都随着增加,pH值为5.0-7.0时,活菌与死菌的镉吸附量均无较大变化,吸附主要发生在前10 min,之后吸附速率逐渐降低,活菌和死菌吸附Cd²⁺的过程更符合准二级动力学模型,表明菌体对镉主要是以化学吸附的方式进行;活菌和死菌等温模型拟合都更符合Langmuir模型,说明YF1对Cd²⁺的吸附为均相吸附;活菌和死菌对Cd²⁺的吸附量分别达到36.20 mg/g和62.98 mg/g;吸附后的活菌和死菌的细胞表面均有Cd(II)沉积在菌体表面,活菌和死菌的-OH、C-(O,N)和-NO₂等基团参与了镉的吸附。【结论】Sphingopyxis sp. YF1菌具有较强的Cd²⁺去除能力,该菌株在去除水体Cd²⁺方面具有良好的应用前景。     

芽孢杆菌FJAT-55034的鉴定、生长特性及对梨轮纹病菌的抑菌活性

【背景】由葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea)引起的梨轮纹病是梨栽培生产中的主要病害之一,造成巨大的经济损失。【目的】对梨轮纹病菌具有较高拮抗活性的菌株FJAT-55034进行鉴定、生长特性及抑菌活性评价,为梨轮纹病的生物防治提供菌种资源。【方法】采用形态学观察、生理生化测定和16S rRNA基因序列分析进行拮抗菌株FJAT-55034的鉴定;通过生长曲线、培养温度和pH测定,研究该菌株的生长特性。采用抑菌圈法测定该菌株的抑菌谱;采用共培养、显微镜观察和果实回接,测定菌株FJAT-55034对梨轮纹病菌生长的抑制作用。【结果】拮抗菌株FJAT-55034鉴定为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillusvelezensis)。该菌株在20-50℃(最适温度30℃)和pH 5.0-9.0 (最适pH值7.0)均能够生长,NaCl添加量为0-5%时,该菌株均能够较好地生长。菌株FJAT-55034对6种果树不同病原真菌均具有不同程度的抑制作用,抑菌圈直径范围为19.8-29.1 mm;与梨轮纹病菌共培养后,菌株FJAT-55034对菌丝生长的抑制率为77.2%。菌株FJAT-5...     

亮斑扁角水虻幼虫酶解制备蛋白胨工艺优化及蛋白胨性质

【背景】用于餐厨垃圾等有机废弃物处理的亮斑扁角水虻(Hermetia illucens, HI)含有丰富的氨基酸和营养物质,是一种优质、经济的蛋白来源。【目的】利用亮斑扁角水虻幼虫(Hermetia illucens larvae, HIL)制备蛋白胨用于细菌培养,为亮斑扁角水虻的应用方式提供新的思路。【方法】以亮斑扁角水虻幼虫为原料,利用单因素试验确定最佳酶解条件,对比分析HIL蛋白胨和市售胰蛋白胨的基本性质和功能性状,并进行细菌培养、生物化学试验,利用两种蛋白胨分别培养大肠杆菌(Escherichia coli) ATCC 25922模式细菌并通过生长动力学分析评价应用效果。【结果】制备HIL蛋白胨的最佳酶解工艺为按1.3%(质量分数)添加复合酶(胰酶:碱性蛋白酶质量比为1:1),在pH 7.0、54℃条件下反应4 h,此时HIL的水解度为(19.34±0.15)%。HIL蛋白胨和市售胰蛋白胨的功能性状和生物化学试验差异不显著(P>0.05)。大肠杆菌ATCC25922在HIL蛋白胨培养基中生长的X_max和λ分别为6.44和2.45,在市售胰蛋白胨生长的...     

热浪岛珊瑚礁泥砂真菌多样性及真菌Cladosporium sp. GXIMD02067天然产物分离与鉴定

【背景】海洋沉积物真菌富含生物活性天然产物,但珊瑚礁泥砂真菌及其天然产物的研究较少。【目的】分离珊瑚礁泥砂真菌及其天然产物,探究珊瑚礁泥砂来源真菌多样性,为海洋真菌天然产物开发奠定基础。【方法】采用稀释涂布平板法分离马来西亚热浪岛珊瑚礁泥砂真菌并基于ITSrDNA序列分析鉴定真菌;综合运用硅胶柱、反相柱和制备HPLC色谱技术分离枝孢属真菌(Cladosporium sp.) GXIMD02067的天然产物,通过核磁共振波谱技术和文献数据比对鉴定化合物结构。【结果】19株真菌被分离,隶属1纲4目4科6属,包括7株曲霉属(Aspergillus)、6株青霉属(Penicillium)、2株枝孢属(Cladosporium)、1株蜡蚧菌属(Lecanicillium)、2株路霉属(Lulworthia)和1株Parengyodontium。GXIMD02065和GXIMD02066 ITS rDNA序列的相似度小于87%,是潜在新菌种。7个化合物从Cladosporium sp. GXIMD02067中分离并鉴定为pyrenocine A (1)、pyrenocine B (2)、胸腺嘧啶脱...