黄腻舌苔和薄白舌苔微生物种群差异

【背景】舌苔是指舌头上覆盖的由食物残渣、微生物、舌苔上皮角质细胞组成的物质。根据舌苔的厚度、颜色等苔质情况来鉴别病人的健康与疾病状况,是“望”诊的重要内容之一,是中医临床辨证施治的主要依据之一。但是舌苔苔质的形成和微生物菌群的关系还有待深入研究。【目的】探索黄腻舌苔和薄白舌苔菌群群落组成的差异及与舌苔苔质形成的关系。【方法】以薄白舌苔和黄腻舌苔为研究对象,用刮舌板刮取青年学生人群的舌苔表面,获得舌苔样品进行总DNA提取,PCR扩增微生物16S rRNA基因,通过高通量测序获得16S rRNA基因序列,然后通过交互序列分析软件分析样品中细菌菌群种类及差异。【结果】黄腻和薄白舌苔原核微生物群落组成具有明显差异。其中,在门水平上,Patescibacteria和蓝细菌门细菌在黄腻舌苔上明显比薄白舌苔多,具有极显著差异(P<0.01);在属和种水平上,放线菌(Actinomyces)的组成具有显著差异(P<0.05),黄腻舌苔中放线菌含量明显高于薄白舌苔;而薄白舌苔中的卟啉单胞菌属(Porphyromonas)和莫拉氏菌属(Moraxella)的含量明显高于黄腻舌苔,差异显著(P<0.05)。【结论】黄腻舌苔苔厚、色黄、有异味,有可能是放线菌含量过高导致。而且,有些放线菌可以导致侵袭性细菌性疾病,称作放线菌病。因此,健康人出现黄腻苔,可在一定程度上提示体内潜在的炎性预警。薄白舌苔正常菌群莫拉氏菌属(Moraxella)和卟啉单胞菌属(Porphyromonas)显著比黄腻舌苔上的多,说明这两种正常菌群可能在维护正常口气和舌苔功能方面具有重要的作用。     

不同生物土壤结皮微生物组跨膜转运蛋白基因多样性及差异

【背景】跨膜转运蛋白在微生物转运各种物质的过程中具有重要作用。【目的】通过比较原核微生物组磷酸转移酶(phosphotransferasesystem,PTS)系统和腺苷三磷酸结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白编码基因在两种不同生物土壤结皮中(藻结皮与藓结皮)的差异,以期揭示随着生物土壤结皮的发育演替,微生物组跨膜转运物质的生物学过程中的潜在变化趋势。【方法】对腾格里沙漠东南缘的藻结皮和藓结皮12个样品进行宏基因组测序,参照KEGG数据库PTS系统,与ABC转运蛋白代谢通路进行比较并筛选相关基因,分析其差异显著性。【结果】藻结皮和藓结皮PTS系统和ABC转运蛋白编码基因的多样性一致。在生物土壤结皮中共检测到16种PTS系统的转运蛋白的编码基因,具有显著性差异的有5种;检测到106种ABC转运蛋白的编码基因,具有显著性差异的有46种,并对这46种转运蛋白结合的底物以及变化趋势进行了详细的描述。【结论】生物土壤结皮发育演替过程中,微生物组从环境中摄取能够增加渗透势物质的潜力总体呈现降低趋势,转运氨基酸、细胞膜和细胞壁组分的潜力总体呈现增加趋势,对于矿物离子、辅助因子、糖类和碳酸氢盐等的转运潜力总体无明显变化。需要注意的是这些转运蛋白编码基因多样性及差异与生物土壤结皮的关系还有待实验证明与解释。     

c-di-GMP的磷酸二酯酶PA4781在抗菌肽Merecidin抑制铜绿假单胞菌生物被膜中的作用

【背景】抗菌肽Merecidin可抑制临床菌株铜绿假单胞菌PA03生物被膜。PA4781基因是课题组通过生物信息学分析筛选出的差异表达基因,PA4781作为细菌第二信使分子环二鸟苷酸(cyclic diguanylate,c-di-GMP)的磷酸二酯酶具有降解c-di-GMP的作用,其在抗菌肽Merecidin抑制生物被膜中的作用机制尚不清楚。【目的】研究细菌第二信使分子c-di-GMP的磷酸二酯酶PA4781基因在抗菌肽Merecidin抑制铜绿假单胞菌生物被膜中的作用。【方法】利用单碱基突变技术敲除PA4781基因,Sanger测序方法检测敲除的正确性。采用结晶紫染色法观察PA03菌株、PA4781过表达菌株、PA4781敲除菌株24 h生物被膜生长情况,以及在抗菌肽Merecidin 24、48、72μmol/L作用下各菌株生物被膜的生长情况。采用对羟基联苯溶液显色法检测在抗菌肽Merecidin 48、72μmol/L作用下,PA03菌株、PA4781过表达菌株、PA4781敲除菌株生物被膜藻酸盐的变化情况。【结果】Sanger测序结果显示,用pnCasPABEC系统成功实现了靶点位置的单碱基突变,提前终止了PA4781的转录;结晶紫染色结果显示,培养24h时,在24μmol/L抗菌肽Merecidin作用下PA03菌株、PA4781过表达菌株、PA4781敲除菌株生物被膜形成情况无显著性差异(P0.05),在抗菌肽Merecidin 48、72μmol/L处理下,过表达株与正常株和敲除株有显著性差异(P0.05),生物被膜明显减少,敲除株生物被膜厚度高于PA03组(P0.05)。随着抗菌肽Merecidin浓度升高各组藻酸盐含量下降,其中过表达菌株在抗菌肽Merecidin作用下藻酸盐生成量抑制率最高,可达65%。【结论】抗菌肽Merecidin能够促进细菌第二信使分子磷酸二酯酶PA4781的表达,为抗菌肽Merecidin抑制铜绿假单胞菌生物被膜的作用机制可能通过细菌第二信使分子这一信号途径提供新的研究思路。     

自然科学课程思政的教学探索——以微生物学为例

课程思政是近年来在我国高校广泛推广的一种新的教学理念,其核心思想是将高校思想政治教育融入到各类课程教学之中。高校课程可以分为思想政治课程、通识教育课程、哲学社会科学课程、自然科学课程,其中自然科学课程与思政教育关系最为松散,思政元素的融入也最为困难。本文从微生物学融入课程思政的教学实践出发,分析高校自然科学类课程实施课程思政的必要性及难点,探索思政资源的挖掘路径,通过调查研究评估课程思政的教学效果,以及对课程思政的实践进行教学反思。此外,对专业课教师关于课程思政的观点分歧也做了初步探讨。本文旨在为微生物学相关课程实施课程思政提供理论支撑、实证数据以及教学经验,并可为其他自然科学类课程参鉴。     

灰树花菌株的复壮及常压室温等离子体诱变

【背景】实验室所用灰树花菌株系长期继代培养,易出现菌株退化。【目的】通过菌株复壮的方法实现菌株的生物学活性及性状的恢复,并借助高效诱变仪对菌株实施诱变,以期得到活性更高、遗传稳定的诱变株。【方法】分别以PDA加富培养基和PDA-板栗壳培养基为培养基质,采用尖端菌丝分离法进行菌株复壮,得到回复菌株原有的生物学活性及性状的复壮株P-2,为了进一步提高菌株的高产性能,利用常压室温等离子体(atmosphericroomtemperatureplasma,ARTP)诱变技术作用于复壮株P-2菌丝体,最终筛选到一株性能优良、遗传稳定性高的诱变株b-35。【结果】复壮后的菌株P-2菌丝干重和多糖含量分别达到1.18%和19.01%,较出发株分别提高35.17%和35.11%,通过发酵罐验证菌株的发酵周期由48h缩短至32h,菌株发酵活性及效率明显提高。诱变株b-35菌丝干重和多糖含量分别达到1.56%和25.07%,较复壮株P-2分别提高了40.15%和39.33%。【结论】ARTP诱变方法易操作、无污染且诱变效率高,是获得灰树花高产菌株的重要方式。     

不同牛分枝杆菌特异性基因PCR方法的比较

【背景】牛结核病是我国二类动物疫病,世界动物卫生组织将其列为法定报告的动物疫病。牛主要通过患病牛呼吸道分泌物和咳嗽所产生的气溶胶感染;人则主要通过食用未经高温处理的病牛的肉或奶感染。因此,经过病原学PCR检测对疑似患病牛牛奶或屠宰组织样品进行快速检验确诊,能够最大限度地减少奶牛养殖中乳品生产业的经济损失。【目的】研究并确定适宜的牛分枝杆菌PCR扩增引物及参数,为临床快速准确诊断牛结核病提供参考。【方法】对已报道的5对PCR引物,运用降落(touch down) PCR法确定适宜退火温度(Tm);运用梯度稀释的牛分枝杆菌C68001株(国内牛结核菌素生产用菌株)基因组DNA以及不同菌液含量的人工模拟临床样本(淋巴结、肺脏和牛奶),确定不同引物PCR方法的敏感性;同时以6种常见牛感染菌(牛种布鲁氏菌2308、羊种布鲁氏菌Rev.1、牛分枝杆菌C68001和AN5、禽分枝杆菌C68202、副结核分枝杆菌C68681和胞内分枝杆菌C68226)核酸样本,确定不同引物PCR方法的特异性。【结果】所有引物在53-63℃均含有目的条带,确定引物的最佳退火温度是60℃。在细菌核酸敏感性检验中,1号和3号引物的检测敏感性最高,达10-10 ng/μL;其次是2号和5号,达10-5 ng/μL。对于人工模拟感染样本,1号、3号和4号引物在淋巴结和肺脏中检测敏感性最高,其次是2号;而2号、3号、4号和5号引物对奶样检测敏感性最高。对于特异性检验,2号和5号引物特异性较好,可检测到明显的牛分枝杆菌特异性条带,对通常不引起牛结核病而只干扰免疫学诊断的禽分枝杆菌检测条带较微弱,而布鲁氏菌、副结核分枝杆菌和胞内分枝杆菌均无检测条带。【结论】2号引物及其反应参数的PCR方法敏感性、特异性良好,适合用于牛结核病的快速准确诊断。     

16S/18S/ITS扩增子高通量测序引物的生物信息学评估和改进

【背景】在过去的十几年里,基于核糖体RNA基因的扩增子测序技术被广泛用于各种生态系统中微生物群落的多样性检测。扩增子测序的使用极大地促进了土壤、水体、空气等环境中微生物生态的相关研究。【目的】随着高通量测序技术的不断发展和参考数据库的不断更新,针对不同的环境样本的引物选择和改进仍然需要更深入的校验。【方法】本文收集了目前在微生物群落研究中被广泛采用的标记基因扩增通用引物,包括16S rRNA基因扩增常用的8对通用引物和2对古菌引物、9对真菌转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)基因扩增引物,以及18S rRNA基因扩增的4对真核微生物通用引物和1对真菌特异性引物。这些引物中包括了地球微生物组计划(Earth Microbiome Project,EMP)推荐的2对16S rRNA基因扩增引物、1对ITS1基因扩增引物和1对18S rRNA基因扩增引物。采用最近更新的标准数据库对这些引物进行了覆盖度和特异性评价。【结果】EMP推荐的引物依然具有较高的覆盖度,而其他引物在覆盖度及对特定环境或类群的特异性上也各有特点。此外,最近有研究对这些通用引物进行了一些改进,而我们也发现,一个碱基的变化都可能会导致评价结果或扩增产物发生明显变化,简并碱基的引入既可以覆盖更多的物种,但同时也会在一定程度上降低关注物种的特异性。【结论】研究结果为微生态研究中标记基因的引物选择提供了一个广泛的指导,但在关注具体科学问题时,引物的选择仍需数据指导与实验尝试。     

昆虫病原真菌长孢蜡蚧菌TF-2菌株对豌豆蚜的侵染过程和致病力

【目的】豌豆蚜Acyrthosiphon pisum是世界性的重要农业害虫,给豆类作物造成巨大的经济损失。本研究在前期筛选已获得豌豆蚜致病菌长孢蜡蚧菌Lecanicillium longisporum TF-2菌株的基础上,检测了该致病菌分生孢子对豌豆蚜的毒力效用及侵染方式,以期为利用昆虫病原真菌防治豌豆蚜提供理论基础。【方法】采用离体叶片饲养法检测在不同浓度长孢蜡蚧菌TF-2菌株孢子悬浮液(1.0×10~3～1.0×10~7孢子/mL)中浸渍后对豌豆蚜成虫的致病力;应用扫描电镜和体视显微镜观察豌豆蚜成虫接种TF-2菌株(1.0×10~7孢子/mL)后长孢蜡蚧菌TF-2菌株侵染症状和侵染过程。【结果】不同浓度长孢蜡蚧菌TF-2菌株分生孢子浸染豌豆蚜成虫致病力随分生孢子浓度升高而逐渐增强,侵染后6 d对豌豆蚜成虫的半致死浓度(LC_(50))为3.26×10~4孢子/mL,最高浓度分生孢子(1.0×10~7孢子/mL)对豌豆蚜成虫的半致死时间(LT_(50))为2.92 d。扫描电镜观察结果表明,接种后24 h,TF-2菌株分生孢子在豌豆蚜成虫体表皮萌发形成芽管和附着胞;接种后48 h,芽管伸长在复眼、触角基部、足基节、腹末生殖节等部位形成网络结构;接种后96 h,菌丝布满整个虫体,新的分生孢子产生。【结论】长孢蜡蚧菌TF-2菌株对豌豆蚜成虫具有较强的致病力,扫描电镜观察揭示了其分生孢子在其虫体上的侵染过程,结果为进一步应用昆虫病原真菌进行生物防治提供理论基础和参考依据。