常见致病菌糖基转移酶的结构与功能

糖基转移酶(glycosyltransferases,GTs)将糖基从活化的供体转移到糖、脂、蛋白质和核酸等受体,其参与的蛋白质糖基化是最重要的翻译后修饰(post-translational modifications,PTMs)之一。近年来越来越多的研究证明,糖基转移酶与致病菌毒力密切相关,在致病菌的黏附、免疫逃逸和定殖等生物学过程中发挥关键作用。目前,已鉴定的糖基转移酶根据其蛋白质三维结构特征分为3种类型GT-A、GT-B和GT-C,其中常见的是GT-A和GT-B型。在致病菌中发挥黏附功能的糖基转移酶,在结构上属于GT-B或GT-C型,对致病菌表面蛋白质(黏附蛋白、自转运蛋白等)进行糖基化修饰,在致病菌黏附、生物被膜的形成和毒力机制发挥具有重要作用。糖基转移酶不仅参与致病菌黏附这一感染初始过程,其中属于GT-A型的一类致病菌糖基转移酶会进入宿主细胞,通过糖基化宿主蛋白质影响宿主信号传导、蛋白翻译和免疫应答等生物学功能。本文就常见致病菌糖基转移酶的结构及其糖基化在致病机制中的作用进行综述,着重介绍了特异性糖基化高分子量(high-molecular-weight,HMW)黏附蛋白的糖基转移酶、针对富丝氨酸重复蛋白(serine-rich repeat proteins,SRRP)糖基化修饰的糖基转移酶、细菌自转运蛋白庚糖基转移酶(bacterial autotransporter heptosyltransferase,BAHT)家族、N-糖基化蛋白质系统和进入宿主细胞发挥毒力作用的大型梭菌细胞毒素、军团菌(Legionella)葡萄糖基转移酶以及肠杆菌科的效应子NleB。为揭示致病菌中糖基转移酶致病机制的系统性研究提供参考,为未来致病菌的诊断、药物设计研发以及疫苗开发等提供科学依据和思路。     

滇西北白马雪山长苞冷杉和大果红杉年内径向生长动态及其对环境因子的响应

以滇西北白马雪山亚高山寒温性针叶林的常绿树种长苞冷杉和落叶树种大果红杉为对象,采用高精度生长仪监测了2个树种的年内径向生长动态,分析其径向生长的季节动态特征及其对环境因子的响应。结果表明: 大果红杉和长苞冷杉的径向生长主要发生在4—8月,6月是生长最快的时期。与长苞冷杉相比,大果红杉径向生长的开始时间较早,停止生长时间稍晚,其生长季持续时间明显长于长苞冷杉。大果红杉最大生长速率和年生长量均略高于长苞冷杉。长苞冷杉日生长量与降水量呈显著正相关,与饱和水汽压亏缺、空气温度呈显著负相关;而大果红杉的日径向生长量与降水量呈显著正相关,与土壤体积含水量和饱和水汽压亏缺呈显著负相关。长苞冷杉和大果红杉的径向生长均受到水分的限制,大果红杉对水分条件更敏感。在全球变暖的背景下,植物蒸腾作用和土壤蒸发散的增加,可能进一步加剧土壤水分丧失和植物可利用水分下降,进而导致长苞冷杉和大果红杉更易受到干旱胁迫。     

人工陆桥岛屿系统土壤呼吸速率及其影响因子

研究片段化森林中土壤呼吸速率的格局对进一步揭示陆地生态系统碳循环具有重要意义。本研究以千岛湖人工陆桥岛屿系统不同生境(岛屿与大陆,岛屿边缘与岛屿内部)为对象,分析了土壤呼吸速率的季节动态变化规律及其与土壤理化因子的关系。结果表明: 1)土壤呼吸速率在不同季节差异显著。夏季(3.74 μmol·m^-2·s^-1)>秋季(2.30 μmol·m^-2·s^-1)>春季(1.82 μmol·m^-2·s^-1)>冬季(1.40 μmol·m^-2·s^-1)。2)森林片段化对土壤呼吸速率产生显著影响,岛屿土壤呼吸速率(2.37 μmol·m^-2·s^-1)显著高于大陆(2.08 μmol·m^-2·s^-1);岛屿边缘土壤呼吸速率(2.46 μmol·m^-2·s^-1)显著高于岛屿内部(2.03 μmol·m^-2·s^-1)。3)土壤温度显著促进了土壤呼吸速率,并作为主要因子解释了56.1%的变化。4)土壤呼吸速率与土壤全碳、铵态氮含量和地表植被覆盖率呈显著正相关。土壤全碳和铵态氮含量在岛屿边缘显著高于岛屿内部。综上,森林片段化促进了土壤呼吸速率,而土壤理化因子的变化是其主要原因。     

福建海域小管枪乌贼肌肉营养成分分析及评价

为了解小管枪乌贼（Loligo oshimai）肌肉营养价值,采用常规生化分析方法对其肌肉的营养成分进行了测定和分析。结果显示,小管枪乌贼肌肉鲜样样品中的水分、粗蛋白质、脂肪、灰分含量分别为（75.50±2.35）%、（19.29±0.98）%、（0.94±0.11）%和（1.80±0.09）%。肌肉中氨基酸含量丰富,共检测出18种氨基酸,含量占干样品的64.32%,4种呈味氨基酸含量为25.16%;必需氨基酸指数（EAAI）为69.77,接近氨基酸标准模式;检测出26种脂肪酸,其中饱和脂肪酸（SFA）8种,单不饱和脂肪酸（MUFA）6种,多不饱和脂肪酸（PUFA）12种,含量分别为42.65%、6.48%和41.55%,不饱和脂肪酸中的二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）占脂肪总量的40.47%;肌肉中矿物元素含量丰富,其中钾（19 420 mg/kg）、锌（43.07 mg/kg）和硒（1.043 mg/kg）含量较高;此外检测的5维生素中V_B6（127.87 mg/kg）和V_B3（91.93 mg/kg）含量丰富。因此,小管枪乌贼肌肉中蛋白质含量丰富、脂肪酸组成比例适宜、矿物元素和维生素含量较高,是一种营养价值全面、味道鲜美、具有较高保健价值的水产品。     

不同植茶年限土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征

试验选取了四川雅安12～15年、20～22年、30～33年和>50年的茶园,研究其土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的含量分布及其生态化学计量学特征,以阐明不同植茶年限土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征的指示意义.结果表明: 0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳、全氮和全磷含量的变异系数分别为17.5%、16.3%、9.4%和24.0%、21.0%、9.2%;全磷的空间变异性低于有机碳和全氮,但三者呈极显著的正相关关系.有机碳与全氮含量集中分布于小粒径团聚体中,且均在植茶50年后达到最大值,土壤全磷在各粒径团聚体中分布则较为均匀,在种植年限上的变化也不大;0～20 cm和20～40 cm土层土壤C/N、C/P和N/P的变异系数分别为9.4%、14.0%、14.8%和7.4%、24.9%、21.8%;土壤C/N的变异性较低,土壤C/P和N/P均在小粒径中较高,且在植茶50年后达到最大值. 土壤C/N、C/P和N/P对土壤有机碳储量具有良好的指示作用.
     

木材含水率和地形条件对红松活立木腐朽程度的影响

在森林经营中预防和控制活立木腐朽可以减少大量损失,研究立地条件对活立木腐朽的影响对于腐朽防治具有重要意义.2013年10月,本文使用阻抗仪在小兴安岭带岭林区分别选取30株腐朽和10株健康的成过熟龄红松活立木作为样木,用树木生长锥在样木靠近根部的树干上取2段木芯,测定腐朽木芯失重率,同时对样木根部土壤含水率、所处坡度/坡向/坡位和高程进行测量,对边心材含水率等条件与样木腐朽之间的关系进行相关性和方差分析.结果表明:边材和心材含水率与红松活立木腐朽程度呈显著负相关,土壤含水率与腐朽程度呈显著正相关.样木边心材含水率和立地土壤含水率在腐朽和健康样木中差异显著.在坡面因素中,只有坡位对腐朽程度影响显著,坡中部的腐朽程度显著大于坡上部,这主要与坡中部的土壤含水率显著高于坡上部有关.高程与腐朽程度之间没有显著的相关关系.     

黄姜皂素生产工艺中的发酵机理与条件优化

传统上将黄姜皂素生产工艺中,粉碎后、水解前的处理过程称为"发酵"。该步骤对黄姜皂素的得率具有重要影响,然而学术界对发酵机理的认识存在误区。我们通过一系列对比实验,证实了这一过程并非真正意义上的微生物发酵,而是黄姜体内的酶在特定条件下所催化的复杂的生化反应,是植物应对环境胁迫而引发的次生代谢产物的变化。通过对发酵过程中p H值变化的监测发现,旧的发酵工艺过程中常伴有H+生成,而优化后的发酵过程可不伴随明显的p H值变化,表明该生化反应过程中并无H+释放。在对发酵机理认识的基础上,我们依据影响生化反应的关键因素,优化了发酵工艺参数。应用新发酵工艺后,黄姜皂素的得率稳定在0.8%左右,相比传统工艺提高了大约11%,发酵耗时也由原来的72 h缩短至12 h。     

Extensive intra-phylotype diversity in lactobacilli and bifidobacteria from the honeybee gut

Background

In the honeybee Apis mellifera, the bacterial gut community is consistently colonized by eight distinct phylotypes of bacteria. Managed bee colonies are of considerable economic interest and it is therefore important to elucidate the diversity and role of this microbiota in the honeybee. In this study, we have sequenced the genomes of eleven strains of lactobacilli and bifidobacteria isolated from the honey crop of the honeybee A. mellifera.

Results

Single gene phylogenies confirmed that the isolated strains represent the diversity of lactobacilli and bifidobacteria in the gut, as previously identified by 16S rRNA gene sequencing. Core genome phylogenies of the lactobacilli and bifidobacteria further indicated extensive divergence between strains classified as the same phylotype. Phylotype-specific protein families included unique surface proteins. Within phylotypes, we found a remarkably high level of gene content diversity. Carbohydrate metabolism and transport functions contributed up to 45% of the accessory genes, with some genomes having a higher content of genes encoding phosphotransferase systems for the uptake of carbohydrates than any previously sequenced genome. These genes were often located in highly variable genomic segments that also contained genes for enzymes involved in the degradation and modification of sugar residues. Strain-specific gene clusters for the biosynthesis of exopolysaccharides were identified in two phylotypes. The dynamics of these segments contrasted with low recombination frequencies and conserved gene order structures for the core genes. Hits for CRISPR spacers were almost exclusively found within phylotypes, suggesting that the phylotypes are associated with distinct phage populations.

Conclusions

The honeybee gut microbiota has been described as consisting of a modest number of phylotypes; however, the genomes sequenced in the current study demonstrated a very high level of gene content diversity within all three described phylotypes of lactobacilli and bifidobacteria, particularly in terms of metabolic functions and surface structures, where many features were strain-specific. Together, these results indicate niche differentiation within phylotypes, suggesting that the honeybee gut microbiota is more complex than previously thought.

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.1186/s12864-015-1476-6) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

藤黄绿脓菌素的自诱导及假单胞菌M18抗生物质代谢相关性初步分析

假单胞菌M18的生防功能归功于其分泌吩嗪-1-羧酸和藤黄绿脓菌素。为了研究抗生物质合成代谢相关性及调控机制,分别构建了两种抗生物质合成基因簇插入突变株M18T和M18Z1。用翻译融合表达载体pMEAZ(pltA′-′lacZ)分别转化野生株和突变株M18T、发酵培养并测定β-半乳糖苷酶活性,结果显示,添加藤黄绿脓菌素使突变株M18T(pMEAZ)的β-半乳糖苷酶活性比野生株M18(pMEAZ)增加约6倍,表明藤黄绿脓菌素对自身基因簇具正向自诱导作用。抗生物质的测定结果显示,突变株M18T无藤黄绿脓菌素合成,而吩嗪-1-羧酸的合成量与野生株相同;突变株M18Z1与野生株相比,吩嗪-1-羧酸明显减少,藤黄绿脓菌素却显著提高。过量的吩嗪-1-羧酸又抑制藤黄绿脓菌素的合成。表明,假单胞菌M18中独有的代谢相关方式为:藤黄绿脓菌素不影响吩嗪-1-羧酸,但吩嗪-1-羧酸负调控藤黄绿脓菌素。     

一对紫绀型先天性心脏病患儿肠道菌群动态变化及阴沟肠杆菌耐药性研究

[目的]观察一对紫绀型先天性心脏病双胞胎新生儿在接受手术及抗生素治疗前后的肠道菌群的动态变化,探究患儿肠道内阴沟肠杆菌在治疗期间耐药性如何发生改变。[方法]通过采集患儿在不同治疗阶段的粪便样本,进行培养组学和16S rRNA基因测序分析。同时,从双胞胎哥哥不同治疗阶段的粪便样本中分离得到10株阴沟肠杆菌进行体外药敏试验。[结果]培养组学结果显示使用抗生素导致术前粪便样本丰富度降低,仅可分离获得肠球菌属、不动杆菌属和肠杆菌属;长期医院环境暴露后,能分离出多种条件致病菌属,包括肠杆菌属、克雷伯菌属、不动杆菌属和假单胞菌属;母乳喂养4个月后,粪便菌群丰富度增加、构成发生改变,可分离获得乳杆菌属和双歧杆菌属等有益细菌。16S rRNA基因测序结果显示,在多种因素影响下不同治疗时间点α多样性指数和相对丰度最高的菌属不同。细菌耐药实验结果显示,治疗期间阴沟肠杆菌对哌拉西林逐渐产生耐药性。[结论]接受抗生素治疗、院内环境暴露和母乳喂养共同影响患儿治疗和康复期间的肠道菌群组成;在不同治疗阶段仅使用一种抗生素,也会导致阴沟肠杆菌对不同药物的耐药性发生改变。