基于肠道微生态改善的益生菌抗糖尿病作用机制研究进展

2型糖尿病(type 2 diabetes, T2D)会引起糖脂代谢紊乱,严重危害人类健康,为了防治这一流行病,急需寻找安全和无副作用的抗糖尿病的方法,其中,基于微生物方法治疗T2D最常见的策略是补充益生菌,其可通过对不同组织和代谢通路的调节来实现抗糖尿病的功效。益生菌摄入可通过降低慢性低度炎症,减少氧化应激,调节肠道菌群,增加短链脂肪酸含量来达到调控血糖的目的;通过增加胆固醇与胆盐的共沉淀作用,胆固醇在胃肠道内转化为粪甾醇,降低肝脏中3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶活性,降低胆固醇转运体的表达及对脂肪细胞的调节来达到降脂的目的。本综述系统总结了益生菌抗糖尿病现状和基于肠道微生态的抗糖尿病分子机制,以期为益生菌作为降糖降脂等保健产品的开发利用提供理论依据。     

古菌RecJ蛋白的研究进展

RecJ蛋白属于aspartate-histidine-histidine (DHH)磷酸酯酶超家族,存在于细菌、真核生物和古菌中。细菌RecJ蛋白是一种5′→3′ssDNA外切酶,参与错配修复、同源重组、碱基切除修复等生物学过程。真核生物cell division cycle 45 (Cdc45)蛋白是细菌RecJ核酸酶的同源物,但不具有核酸酶活性。Cdc45蛋白能够与minichromosomemaintenance(MCM)和Go-Ichi-Ni-San(GINS)形成Cdc45-MCM-GINS (CMG)复合物,是真核生物DNA复制的重要组分。在古菌中,几乎所有基因组已测序的古菌均编码一种或多种RecJ蛋白同源物。与细菌RecJ核酸酶不同,古菌RecJ蛋白具有多样化的核酸酶活性,并且能够与MCM和GINS形成类似于真核生物CMG的复合物。因此,古菌RecJ蛋白是参与古菌DNA复制、修复和重组的重要成分。基于目前古菌RecJ蛋白的研究报道,本文综述了古菌RecJ蛋白的活性、结构与功能方面的研究进展,聚焦于不同古菌RecJ蛋白以及它们与细菌RecJ核酸酶和真核生物RecJ同源物的...     

核酸去甲基酶AlkB在毕赤酵母中的表达纯化及在tRNA相关研究中的应用

[目的]核酸的甲基化修饰是一种常见的化学修饰形式,具有重要的生物学功能,却也在一定程度上给一些核酸研究过程带来了技术难度。tRNA上具有的大量甲基化修饰会阻碍逆转录进程,从而降低荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)和高通量测序对其的检测效率。来自大肠杆菌(Escherichia coli)的AlkB蛋白是一种多功能的脱烷基化酶,可以去除DNA和RNA上多种甲基化为代表的修饰,有望解决以上问题。[方法]针对大肠杆菌来源的AlkB,分别尝试在大肠杆菌和毕赤酵母(Pichia pastoris)表达系统中进行诱导表达和纯化,对纯化获得的AlkB进行酶学性质测定。最后以tRNA_UAU^Ile等两种tRNA为代表,研究AlkB的处理对于荧光定量PCR法检测tRNA表达水平的影响。[结果]AlkB在大肠杆菌中表达时多以包涵体形式存在,但是在毕赤酵母中可以成功分泌表达。使用镍柱分离纯化后获得了纯度高于95%的AlkB蛋白,其酶学性质参数如...     

高产杀粉蝶菌素的链霉菌鉴定及其拮抗水稻白叶枯菌活性研究

【目的】为保证农业生产可持续性发展,研发和使用环境友好的生物农药受到全社会的高度重视。微生物代谢产物农药是我国目前应用最广的生物农药,也是未来发展绿色农药的一个重要方向。【方法】利用包含水稻白叶枯菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo) PXO99A的NA培养基琼脂平板,从水稻根际土壤中筛选能抑制Xoo生长的链霉菌。通过高效液相色谱和质谱分析活性代谢产物的化学结构;采用剪叶法接种Xoo到水稻叶片后,再喷施杀粉蝶菌素溶液(0.1 g/L),2周后测定叶枯症状;采用响应面分析法优化高产杀粉蝶菌素的发酵培养基;采用PacBio SMRT测序平台+Illumina HiSeq X Ten平台开展全基因组测序。平均核苷酸一致性(average nucleotide identity,ANI)用于比较HSW2009与其他链霉菌在全基因组水平的亲缘关系。【结果】分离到一株对Xoo生长有强抑制活性的链霉菌HSW2009,其活性代谢产物为杀粉蝶菌素A1(piericidin A1,简称PIE);喷施PIE可以减轻Xoo在水稻叶片内的侵染;优化HSW2009高产PIE的发...     

土壤理化性质驱动烤烟根际细菌群落的组配及其共现性网络互作

【目的】解析土壤微生物在植物根际的组配机制对于认识和维护农田生态系统的稳定性至关重要。【方法】通过Illumina高通量测序和生物信息学分析方法明确了我国主要种植烟草生态区烤烟根际土壤细菌群落与土壤理化性质的互作关系。【结果】烤烟根际细菌类群主要为放线菌纲(Actinobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和嗜热油菌纲(Thermoleophilia)。细菌群落组成按生态区聚类,且样本空间距离和细菌群落相似度显著负相关。共现性网络分析表明,烤烟根际细菌群落间协同作用大于拮抗作用,武陵秦巴生态区、黄淮平原生态区、南岭丘陵生态区和沂蒙丘陵生态区细菌群落高度模块化,小单胞菌属(Micromonospora)为南岭丘陵生态区和黄淮生态区细菌共现性网络的网络中心,Bryobacter和气单胞菌属(Arenimonas)为南岭丘陵生态区细菌网络的模块核心,其菌群特性而非相对丰度决定了其在稳定细菌网络中的重要作用。冗余分析结果证实pH、有效铁、交换性镁和有效锰能显著影响烤烟根际细菌群落结构。【结论】烤烟根际细...     

中华蜜蜂和意大利蜜蜂感染囊状幼虫病毒后免疫及发育相关基因表达比较

【目的】本文旨在探究囊状幼虫病毒(sacbrood virus, SBV)对中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)和意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)工蜂幼虫发育和免疫基因、营养代谢基因、抗病毒基因、细胞发育及代谢相关基因表达的影响。【方法】从蜂群中移取2日龄的中蜂和意蜂幼虫,在培养箱(34℃, RH 85%)进行人工饲养,3日龄时接种SBV病毒,每天观察记录死亡情况,并通过实时定量PCR (real-time quantitative polymerase chain reaction, RT-qPCR)检测4日龄和7日龄幼虫体内SBV基因相对表达量,及免疫基因(Apidaecin、Abaecin、Hymenoptaecin、Denfensin、Lys-1、Pgrp-lc、Kenny、Domeless)、营养代谢基因(Ilp1、Hex110、Vg)、抗病毒基因(Dis3、Dicer、Ago1)、细胞组成及发育调控基因(Vhdl、Co-1-iv)以及细胞代谢和调控基因(Mta1)的表达水平。【结果】通过分析比较发现,感染相同剂量...     

东方蜜蜂微孢子虫侵染过程中nce-miR-34537和靶基因PIP5KI的表达谱

【目的】本研究旨在对前期鉴定到的nce-miR-34537进行表达和序列验证,预测nce-miR-34537的靶基因并明确其分子特性,进而检测nce-miR-34537及其靶基因在东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)侵染意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)工蜂过程的表达谱,为进一步探究nce-miR-34537调控东方蜜蜂微孢子虫侵染的功能和作用机制提供基础。【方法】通过Stem-loop-RT-PCR和Sanger测序验证nce-miR-34537的表达和序列。通过生物信息学软件预测nce-miR-34537的靶基因PIP5KI(I型磷脂酰肌醇4-磷酸-5-激酶基因)的理化性质等分子特性和保守基序,并构建基于氨基酸序列的系统进化树。采用RT-qPCR检测nce-miR-34537及其靶基因的表达谱。【结果】nce-miR-34537在东方蜜蜂微孢子虫孢子中真实存在和表达。nce-miR-34537共靶向PIP5KI等151个基因。PIP5KI蛋白的分子式为C₈₈₂H_{1 364}N₂₂₆     

植物乳杆菌培养上清对不同血清型沙门氏菌的抑制效果及作用机理

【目的】探究植物乳杆菌培养上清(Lactobacillus plantarum culture supernatant,LPC)对3种血清型沙门氏菌猪霍乱(Salmonella cholerae,SC)、肠炎(Salmonella enteritidis,SE)和鸡白痢(Salmonella pullorum, SP)的生长和致病性的抑制作用效果及机理。【方法】将2%LPC与3种沙门氏菌分别共培养后,采用比浊法及牛津杯抑菌圈试验检测沙门氏菌生长情况及LPC中的主要抑菌物质,使用实时荧光定量PCR (quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)探究沙门氏菌致病性相关基因表达水平,最后通过结晶紫染色法检测沙门氏菌的生物被膜。【结果】2%LPC能够显著抑制3种沙门氏菌的生长,其作用效果与庆大霉素(gentamicin, GM)相近且对SE的生长抑制效果优于GM,其主要抑菌物质为有机酸;2%LPC对3株沙门氏菌SPI-1编码的主要毒力基因(InvA、InvF、SopE、SopB、SipB、HilA和SipA)、SPI-2毒...     

生物有机肥对菠萝心腐病及根际土壤细菌群落的影响

【目的】探明施用生物有机肥对菠萝心腐病的防控效果及对根际土壤微生物的影响。【方法】本研究采用高通量测序技术,综合分析不同施肥措施根际土壤微生物细菌群落多样性及群落特征。【结果】相比常规施肥处理(CK)和普通有机肥处理(YJ),生物有机肥处理KN (羊粪有机肥+泥炭土+枯草芽孢杆菌)和生物有机肥处理KY (羊粪有机肥+椰糠+枯草芽孢杆菌)均能显著降低菠萝心腐病的发病率,且KN处理的防控效果最佳。生物有机肥(KN、KY)施入后土壤细菌α多样性指数高于CK和YJ处理,并形成了明显不同的细菌群落结构。与CK相比,生物有机肥KN处理显著提高了拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的丰度,KY处理中的酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)丰度显著增加;属水平上,生物有机肥中的蔗糖伯克霍尔德菌属(Paraburkholderia)和黄杆菌属(Flavobacterium)丰度均显著提升。方差分区分析(variance partitioning analysis, VPA)表明,土壤化学性质(36.29%)对细菌群落影响最大,其中土壤速效钾和有机质是影响土壤细菌群落的关键因子,此外发病率(22.53%)和肥料偏生产力(16.42%)也是影响土壤细菌群落的重要因子。【结论】施用生物有机肥(KN、KY)能改变根际土壤细菌群落结构,降低发病率,对菠萝根际土壤生态系统稳定与健康具有重要意义。     

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。