来源于麦氏喙枝孢霉的玉米赤霉烯酮水解酶在毕赤酵母中的高效表达及活性分析

【背景】玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)及其衍生物是一群具有雌激素活性的霉菌毒素,广泛存在于被霉菌污染的谷物中,造成食品业和畜牧业的巨大损失。利用专一性高的水解酶进行生物转化可有效去除玉米赤霉烯酮。【目的】构建高效表达玉米赤霉烯酮水解酶的酵母系统,以促进玉米赤霉烯酮水解酶的研究和工业应用。【方法】将来源于麦氏喙枝孢霉(RhinocladiellamackenzieiCBS650.93)的Rmzhd基因转入毕赤酵母中,筛选获得高效表达菌株,通过高效液相色谱分析发酵液中重组酶的性质。【结果】发酵液中Rm ZHD对ZEN的酶活力为16.67 U/m L,对α-ZOL的酶活力为9.85 U/m L。SDS-PAGE检测表达产物的分子量,与理论值30.7k D符合,且发酵上清液蛋白纯度高。Rm ZHD的最适p H值为9.6,最适温度为45°C,并具有较好的耐热性。【结论】研究结果为玉米赤霉烯酮水解酶的异源表达及其潜在的工业应用提供了一定的指导。     

烟叶陈化过程可培养微生物的生态功能

【背景】烟叶陈化涉及多方面因素的相互作用。【目的】研究烟叶表面可培养微生物群落结构、功能和化学成分之间的联系。【方法】以储存于贵阳库、坛厂库、茅台库的烟叶为研究对象,分别对不同陈化时间的烟叶样品进行微生物分离,采用rDNA条形码技术对微生物优势菌株进行物种鉴定,利用FAPROTAX和FUNGuild数据库分别对细菌和真菌进行功能注释,并结合主要化学成分进行相关分析。【结果】243个烟叶样品中共分离到189株优势细菌菌株和229株优势真菌菌株,其中细菌以芽孢杆菌属(Bacillus)为优势种群,真菌以曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)为优势种群。随着陈化时间的延长,优势种群和优势功能类群比例逐渐降低,主要化学成分与微生物群落变化呈显著相关关系。【结论】微生物功能群通过结构变化推动烟叶陈化进程,同时陈化过程中主要化学成分的变化影响了微生物群落的组成与功能。     

乳链菌肽细胞分子传感器的构建与应用

【背景】乳链菌肽主要是由乳酸乳球菌生产的一类多肽,对革兰氏阳性菌有抑菌作用,是目前联合国粮食及农业组织/世界卫生组织唯一批准使用的天然食品防腐剂。但是其产量低、缺乏简便高效的检测方法,限制了其研究和应用。【目的】构建一种可输出肉眼可见红色荧光的细胞分子传感器,以期能简单方便地检测样品中的乳链菌肽,同时应用该传感器筛选乳链菌肽生产菌株。【方法】用Golden-Gate克隆方法构建含乳链菌肽诱导启动子和下游红色荧光蛋白基因(两种)的载体,转入Lactococcus lactis中。用细胞传感器筛选可能的乳链菌肽生产菌株。【结果】构建的两种乳链菌肽细胞分子传感器都能对2?200 ng/mL乳链菌肽有灵敏的响应,可用于定量测定。两种传感器的最大荧光强度和表型也有所不同。利用细胞传感器确定了Lactococcus lactis ATCC 11454乳链菌肽的产生,同时排除了一个能产其他抗菌化合物的菌株。【结论】构建的细胞分子传感器能特异性地响应乳链菌肽,并能简单快速地筛选乳链菌肽菌株。     

土壤中高产蛋白酶菌株产酶条件及酶学性质

【背景】微生物蛋白酶已经成为工业用蛋白酶的主要来源,筛选具有特殊环境适应性的微生物成为生物酶资源的开发热点。【目的】通过对青藏高原土壤微生物产蛋白酶菌株的筛选、优化及相关特性研究,寻找新的蛋白酶资源,为高原菌种资源利用提供科学依据。【方法】采用形态学和分子生物学对筛选菌株进行菌种鉴定,利用单因素试验和正交试验对菌株进行发酵条件优化及酶学性质的探究。【结果】筛选出一株高产蛋白酶菌株XC2,经鉴定菌株XC2为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。XC2最优产酶条件:可溶性淀粉4.0%,牛肉膏1.0%,K~+0.6%,培养温度34°C、初始pH 7.0、接种量2.0%的条件下200 r/min振荡培养13 h,所产蛋白酶活力最高为638.5 U/mL。XC2所产蛋白酶最适反应温度60°C,最适pH9.0;40-50°C、pH8.0-10.0条件下酶活稳定性较高;Mn~(2+)对酶活力有明显激活作用,而Zn~(2+)、Cu~(2+)、Fe~(2+)、Fe3+对酶活力有明显抑制作用。【结论】枯草芽孢杆菌XC2有较强的产碱性蛋白酶的能力,具有较好的应用前景。     

培菌白蚁菌圃和粪便微生物多样性分析

【背景】培菌白蚁是属于白蚁科的一类与鸡枞菌属真菌共生的高等白蚁,其与体内肠道微生物和体外菌圃微生物形成三维共生体系。【目的】分析培菌白蚁菌圃和粪便的微生物多样性,并与肠道微生物进行比较。【方法】通过Illumina MiSeq高通量测序方法对培菌白蚁菌圃和粪便样品进行细菌16S rRNA基因和真菌ITS测序分析。【结果】高通量测序获得培菌白蚁菌圃和粪便样品细菌和真菌的有效序列和OTU数目。5个样品细菌OTU数目在90-199之间,而真菌OTU在10-58之间,细菌的种类多样性明显大于真菌。不论是细菌还是真菌,粪便样品的OTU数目多于菌圃样品。经物种分类分析,菌圃样品主要优势细菌是变形菌门(Proteobacteria),其相对含量超过82.4%;其次是拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes);粪便样品中优势细菌为拟杆菌门,其次是变形菌门,粪便优势菌属为别样杆菌属和营发酵单胞菌属,这与培菌白蚁肠道菌多样性组成一致。培菌白蚁菌圃和粪便样品共生真菌主要为担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)。菌圃优势真菌为鸡枞菌属(Termitomyces),相对含量在51.83%以上,菌圃中还鉴定到炭角菌属(1%,Xylaria)。【结论】为今后培菌白蚁-体内外微生物共生关系研究以及微生物的分离培养提供了依据和参考。     

铜绿假单胞菌PAO1 ku基因缺失菌株的构建及其对生物被膜耐药性的影响

【背景】铜绿假单胞菌是常见的条件致病菌,易形成生物被膜,具有基因突变率高、耐药性强的特点。非同源末端连接是DNA双链断裂的主要修复途径之一,修复过程会导致DNA突变产生。【目的】研究非同源末端连接对生物被膜中的铜绿假单胞菌基因突变率和耐药性的影响。【方法】通过基因无痕敲除的方法构建PAO1菌株的ku基因缺失突变株Δku并构建其回补株。对比研究突变株和野生菌株生物被膜形成能力、生物被膜状态下各菌的基因突变率以及对抗生素的耐受性。通过荧光定量PCR检测生物被膜中PAO1菌株ku基因的表达水平。【结果】各突变株生物被膜形成能力无显著差异;与野生菌株相比,突变株Δku在生物被膜中的基因突变率以及对环丙沙星和庆大霉素的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)下降。荧光定量PCR结果表明,ku基因在生物被膜形成早期转录水平有明显上调。【结论】非同源末端连接修复途径对生物被膜中的铜绿假单胞菌基因突变率以及耐药性的提高有一定的作用。本研究将为后续进一步阐释铜绿假单胞菌耐药产生机制提供一定的理论依据。     

基于超高效液相色谱-电喷雾-质谱、天然产物词典和活性筛选的艾纳香内生真菌次生代谢产物

【背景】植物内生真菌是天然活性小分子的重要来源,但由于种类繁多,导致寻找结构新颖、活性强的化合物非常困难,重复分离已成为制约新型药源小分子发掘的瓶颈。【目的】综合各种技术,快速寻找目标活性次生代谢产物。【方法】通过对菌株分子鉴定、天然产物词典(dictionaryofnatural products,DNP)数据库检索、超高效液相色谱-电喷雾-质谱(ultraperformanceliquidchromatographyquadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTof-MS)分析、滤纸片法抑菌实验和色谱技术跟踪获得活性单体化合物。运用质谱和单晶衍射技术对化合物结构进行鉴定,96孔板法对单体化合物进行活性评价。【结果】分离鉴定出11株艾纳香内生真菌,筛选出一株各方面表现良好的艾纳香内生菌菌株Diaporthe sp.,从其大米培养基中获得一个单体化合物Cytochalasin H,活性评价显示其对枯草芽孢杆菌具有很好的抑制活性,MIC值为32μg/mL。【结论】将多种筛选技术相结合的方法应用于艾纳香内生真菌活性代谢产物的发掘,为快速寻找活性先导化合物提供了很好的借鉴。     

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。