基于细胞色素c的胞外电子传递过程

电活性微生物具有独特的胞外电子传递功能,在地球化学循环和环境污染修复中起着重要作用。细胞色素c在电活性微生物胞外电子传递过程中扮演了重要角色,不仅参与直接电子传递途径,还参与电子媒介介导的间接电子传递。其电子传递功能不仅对地球环境中铁、锰、碳等元素的循环具有重要作用,还应用于能源生产、废水处理、生物修复等众多领域,具有良好的应用潜力。本文以电活性微生物的2个模式菌属(希瓦氏菌属和地杆菌属)为例,综述了电活性微生物将电子由胞内转移至胞外的方式和途径,详细阐述了细胞色素c在该胞外电子传递过程中的重要作用,总结了细胞色素c介导的胞外电子传递过程所涉及的分析方法,并对微生物胞外电子传递未来的研究方向提出了展望。     

生物淋洗修复钒污染土壤的性能与机理研究

【目的】土壤重金属污染问题日益受到关注,其中钒污染逐渐成为研究热点。淋洗是土壤修复的重要手段,但存在污染大、成本高的缺点。生物淋洗技术因其经济高效且环保的特点能够应用于土壤的修复,但其对钒污染土壤的修复,认识仍非常有限。【方法】本研究采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对钒污染土壤进行了生物淋洗试验,通过影响因素试验探究了钒的最佳浸出条件,并应用扫描电子显微镜-能量色散X射线谱分析了钒在淋洗过程中的变化,最后对代谢产物进行了解析。【结果】微生物次生代谢产物能促进土壤中钒的溶出。氧化亚铁硫杆菌对土壤钒的浸出效率较高,生物淋洗20 d后土壤中钒的浸出率达到27.4%,进一步的影响因素试验表明,在固体浓度为3%、接种体积为10%、初始pH值为1.8、初始Fe²⁺的浓度为3.0 g/L的条件下,土壤中钒的浸出效果最佳。SEM-EDS分析证实生物淋洗后土壤中钒含量减少,其中以非残渣态形式存在的钒更容易被浸出。代谢组学分析显示氧化亚铁硫杆菌在浸出过程中产生了大量代谢产物来应对重金属胁迫。【结论】生物淋洗技术能够有效地实现土壤钒污染的修复,本研究为钒污染土壤提供了一种环境友好的修复方式。     

绿色木霉组蛋白去乙酰化酶编码基因TvRpd3在木霉生物防治作用中的功能分析

【目的】本文借助基因编辑技术在具有生物防治潜力的绿色木霉(Trichoderma viride)中敲除组蛋白去乙酰化酶编码基因TvRpd3,来研究TvRpd3基因及其编码蛋白在提高木霉病原菌拮抗能力中的作用。【方法】利用融合PCR和同源重组策略构建了TvRpd3基因缺失的突变菌株,通过对峙培养、表型观察、免疫组化检测、代谢组学分析等系统比较TvRpd3基因敲除前后菌株的组蛋白乙酰化修饰水平、次级代谢产物合成、病原菌拮抗能力以及田间防治效果等。【结果】与野生型菌株相比,缺失TvRpd3基因的木霉工程菌(?TvRpd3)对多种病原菌表现出了更强的对峙抑制效果,其所产的发酵液对小麦白粉病、烟草黑胫病和番茄枯萎病的防治效果分别提高了62.27%、57.45%和70.71%。同时,敲除TvRpd3基因也显著改变了木霉工程菌所产次级代谢产物的种类和产量,抗生性物质的产量大幅提高。【结论】绿色木霉TvRpd3基因及其介导的组蛋白乙酰化修饰在提高绿色木霉生物防治中起着重要作用。     

内生真菌印度梨形孢诱导小麦抗根腐病作用研究

【目的】明确印度梨形孢(Piriformospora indica)诱导小麦对根腐病产生抗性的作用机制。【方法】用印度梨形孢悬液浸种,以无菌培养液为对照,用病原菌禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)侵染小麦,对其相关生理生化指标及转录组变化进行分析。【结果】禾谷镰孢菌能诱导小麦产生过氧化氢,降低细胞内水含量,破坏细胞膜的稳定性;根部定殖印度梨形孢的小麦细胞内抗氧化酶活性增强,活性氧自由基含量降低,胞内水含量提高,细胞膜稳定性增强;印度梨形孢定殖能改变由于病原菌引起的mRNA转录组变化,抗性相关基因的表达增强。综合表明印度梨形孢定殖能有效地提高小麦对禾谷镰孢菌的抗性。【结论】研究结果为深入理解植物与微生物互作、开发新型高效环保抗根腐病生物制剂提供理论和实验依据。     

人体肠道细菌寡营养培养组条件的优化研究

【目的】探讨寡营养对人体肠道细菌培养组的条件。【方法】通过稀释富集培养基、固体平板和增菌肉汤培养基成分获得寡营养培养基。对健康人粪便样本分别用原液(0)、5、10、20、30和40倍稀释的富集培养基(添加羊血和瘤胃液的血培养瓶)连续增菌,在不同时间点(第0、3、6、9、15、27、30天)吸取增菌液,用YCFA (yeast casitone fatty acid)固体培养平板分离菌落;用YCFA增菌肉汤增菌后再次挑取单菌落,利用基质辅助激光解吸/电离飞行时间(matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF)质谱和16S rRNA基因测序鉴定菌株。通过比较上述6种寡营养条件分离肠道菌群的效果,选取富集培养基原液、稀释10倍和30倍这3 种条件下分离效果较好的富集条件,与同样稀释倍数条件的固体平板和增菌肉汤分别组合成9种培养基条件,进一步优化肠道菌群的培养组条件。【结果】在6种寡营养富集培养基中,未稀释(原液)、10 倍和30倍稀释的富集培养基分离细菌的种类比其他...     

微生物有机酸转运蛋白的研究进展

转运蛋白是一类膜蛋白,可介导生物膜内外化学物质的跨膜转运及信号交换。有机酸转运蛋白在微生物有机酸代谢的跨膜转运过程中发挥重要作用,根据转运蛋白有机酸转运的方向不同可以分为摄取转运蛋白和外排转运蛋白。在微生物代谢中,有些有机酸可以作为能源直接参与体内代谢,有些是能量转换过程中的重要中间产物;摄取转运蛋白的过表达,可以促进微生物细胞获取能源物质,高效的生产目标产物;有机酸摄取转运蛋白敲除或外排转运蛋白表达,有利于底盘细胞外排更多目标产物,进而促进有机酸的生物合成。研究有机酸转运蛋白的结构和功能,有助于解析微生物细胞有机酸生物合成及利用的机制,对于提高工业微生物对有机酸的利用及生物合成具有重要作用。本文综述了微生物有机酸转运蛋白分类和结构、转运方式和转运功能等方面,重点综述了转运蛋白在有机酸生产中的应用,为工业微生物有机酸的高效生物合成及未来发展提供参考。     

硫酸盐对淡水养殖池塘表层底泥微生物的影响

硫酸盐引起的生态学效应已得到了越来越多的关注,但目前关于硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响还知之甚少。【目的】探究不同浓度硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响规律及可能的机制。【方法】本研究利用采集自养殖池塘的底泥和表层水构建了试验系统,研究了加入约0 mg/L （对照组）、30 mg/L （T1处理组）、150 mg/L （T2处理组）、500 mg/L （T3处理组） Na₂SO₄后表层底泥微生物的丰度、多样性、组成和共生网络的变化规律,并分析了环境影响因素。【结果】孵育第30天前,各实验组底泥微生物变化不大;但到第50天时,T2和T3处理组微生物丰度和多样性相比对照组均明显下降。相比其他实验组,T1处理组酸杆菌门（Acidobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度出现显著升高（P<0.05）,T3处理组变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteriota）相对丰度出现显著升高（P<0.05）。与对照组相比,T1处理组增加了较多差异类群（62种）,而T3处理组差异类群大量减少（45种）。共生网络图分析显示硫酸盐浓度的增加引起了底泥微生物网络复杂性的增加,说明微生物群落可能通过自身的调节来响应硫酸盐引起的环境改变。冗余分析（redundant analysis,RDA）和相关性分析揭示底泥总有机碳、总氮和氧化还原电位是影响底泥微生物的主要环境因素,提示底泥微生物可能受到硫酸盐和有机质作用的影响。【结论】较长时间的高浓度硫酸盐会对池塘底泥微生物群落造成重要影响,微生物群落自身的转变和硫酸盐引起的有机质分解改变可能是造成微生物群落变化的关键因素。     

发酵乳杆菌CSC-19胞外粗多糖提取物抑制单核细胞增生李斯特菌生物被膜形成能力的研究

【目的】筛选能有效抑制单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,LM)形成生物被膜的乳酸菌,分析其活性成分并进行功能表征。【方法】采用结晶紫染色法筛选抑制LM形成生物被膜的不同乳酸菌提取物;通过酸中和、蛋白酶处理及热处理,推测抑制生物被膜活性物质以胞外多糖(extracellular crude polysaccharide,ECP)为主;乙醇沉淀法提取目标乳酸菌分离株胞外粗多糖,分析其抑制生物被膜形成活性和对LM生长的影响;运用激光共聚焦扫描显微镜(laser confocal scanning microscopy,LCSM)和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)观察胞外粗多糖对生物被膜细胞形态和结构的影响。【结果】发酵乳杆菌CSC-19发酵上清液对1516-2LM生物被膜的抑制率为81.7%;经热和蛋白酶处理后,发酵上清抑制生物被膜形成的活性未发生显著变化(P>0.05),表明发酵上清液中抑制生物被膜形成的物质可能为胞外多糖;在不抑制LM生长的条件下所提取的胞外粗多糖抑制生物被膜形成能力具有浓度依赖性。激光共聚焦扫描显微镜和扫描电子显微镜结果显示,胞外粗多糖显著抑制了生物被膜的形成能力,生物被膜三维、有组织的蜂窝状结构被破坏,仅有少量的粘附细胞分散于细胞爬片表面。【结论】发酵乳杆菌CSC-19胞外粗多糖能有效抑制LM生物被膜的形成,有望应用于高效防控该菌污染食品。     

低温与光对黄瓜幼苗子叶光合电子传递活性的影响

25～30℃和30 μmol m~(-2)s~(-1)光下培养的黄瓜幼苗,在黑暗下经 1～7℃处理24h或5℃处理24～72h,光合电子传递活性受不同程度的抑制;其抑制部位主要在PSⅡ氧化侧;随温度的降低和时间的延长,抑制部位可发展至PSⅡ及之后的电子递体上,但尚未影响PSⅠ的活性。160μmol m~(-2)s~(-1)的光强加重低温对电子传递活性的抑制,光强越高,则加重的程度越高;抑制部位从PSⅡ氧化侧发展至PSⅡ反应中心以及PSⅠ。