我国放线菌系统学研究历史、现状及未来发展趋势

放线菌系统学是以实现对放线菌进行分类、鉴定、命名为目标的基础学科, 因此它是放线菌资源研究和开发利用的重要理论基础。自20世纪50年代起, 我国放线菌系统学的奠基人阎逊初院士及同事们就开创了我国放线菌系统学的研究, 经过近六十年、几代人的艰苦努力, 我国放线菌系统学工作者在国际微生物系统学权威杂志(International Journal of Systematics and Evolutionary of Microbiology, IJSEM)发表的有关放线菌新分类单元的论文数量连续十年排名稳居前列, 部分学者在国际上发表的某些改良的分类技术和新修订的分类系统等为国际同行所广泛采用, 这些均标志着我国放线菌系统学研究在国际上已成为微生物系统学界的一支重要力量。本文全面介绍了我国放线菌系统学研究的发展历程, 同时对其发展现状给予理性分析, 并就未来发展方向进行了展望。     

利用合成生物学技术深入挖掘放线菌中活性次级代谢产物

放线菌是一类能够产生丰富生物小分子药物的微生物, 对人类的健康事业做出了杰出的贡献。但近几十年来, 来源于微生物并最终上市的药物越来越少, 而病原菌的抗药性问题却越发严重, 人们对新药的期待越来越迫切。本文介绍了近十年里发展迅速的合成生物学对微生物次级代谢产物研发的促进作用。合成生物学以工程化的思想对生命系统进行设计与改造, 使传统方法难以获取的放线菌次级代谢产物通过外源宿主得以产生, 充分利用了自然界的资源; 此外, 对次级代谢基因簇的合理设计和对生物元件的应用不仅使人们获得了自然界中原本不存在的新化合物, 还能使某些具有广泛应用价值药物的产量得以显著提高; 最后, 本文还介绍了合成生物学领域近些年DNA组装的新技术和新方法, 为从事次级代谢产物研发的工作者提供便利。     

长江中下游浅水湖泊沉积物多酚氧化酶与过氧化物酶活性分布

采样分析了长江中下游浅水湖泊(鲁湖、梁子湖、后官湖、牛山湖、三角湖、龙阳湖、墨水湖、月湖以及太湖)沉积物多酚氧化酶与过氧化物酶活性的分布及其与微生物的关系.结果表明,在水平方向上,沉积物有机质含量较高的湖泊酶的活性明显较高,湖内酶的活性亦有明显的异质性,排污口、水生植物凋落区以及未疏浚点的活性明显较高.在垂直方向上,有机质含量较高的表层显示较高的多酚氧化酶活性.因此,不同来源的有机质均能诱导酶的产生;过氧化物酶活性随深度变化的趋势不明显,且在疏浚与未疏浚点显示相近水平,这种现象可能源于酶与腐殖质的结合;多酚氧化酶与过氧化物酶活性显著正相关,初步揭示了二者在有机质降解与腐质化过程中的偶联;细菌和放线菌(而非真菌)似为酶的主要生产者.并讨论了氧化还原酶在湖泊富营养化过程中的作用.     

基于化学遗传学筛选产萘醌类化合物内生放线菌

【目的】为探究含具有抗肿瘤活性的美登素的滑桃(Trewia nudiflora)种子中内生放线菌的多样性,以及从内生放线菌中寻找萘醌类化合物产生菌。【方法】利用放线菌富集筛选培养基对经消毒处理的滑桃种子进行内生菌分离,根据菌落形态及16S rRNA基因序列分析进行菌种的分类鉴定。通过对所分离到的内生放线菌拮抗模式病原细菌(金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌)、作物病原真菌(小麦赤霉菌、水稻纹枯病致病菌等)活性检测,以及萘醌类化合物合成关键基因为探针定向筛选萘醌类化合物产生菌。【结果】从分离到的100余株滑桃种子内生菌中鉴定出66株以链霉菌为主的放线菌,发现Streptomyces sp.HTZ27菌株含有目标基因,经固体发酵、化合物分离纯化、鉴定后,发现该菌发酵产物中有呋喃萘醌I,得率接近5 mg/L。【意义】本研究采用的化学遗传学方法可有效提高筛选目标化合物产生菌的效率,所筛选到FNQ I产生菌为深入研究呋喃萘醌类化合物生物合成与调控、抗肿瘤分子机理以及产业化应用等创建了有利条件。     

稀有放线菌分离方法*

稀有放线菌是生物活性物质的重要来源。从样品预处理,抑制剂的选择,噬菌体的使用,碳源的选择及培养基的设计等各个方面介绍了稀有放线菌分离方法及作者的经验。     

云南土壤放线菌生态分布的研究

云南具有极为复杂的地理气候。根据云南省不同的地质、地理、土壤、气候、植被特点选择样区,采集土壤样品,研究了云南不同地区、不同生态环境放线菌的生态分布与植被的关系。将云南土壤放线菌区系划分为热带区系、亚热带高原区系、滇西北高山区系和雪山区系四种类型。对云南土壤放线菌区系的特点进行了讨论。     

新疆巴里坤、七角井和台特玛盐湖沉积物中免培养放线菌群落组成与离子成分分析

【背景】新型病原微生物层出不穷,放线菌作为最重要的抗生素生产菌仍受制于纯培养困难和菌种资源不足,而对于盐湖沉积物中的丰富放线菌资源却鲜有报道。【目的】探索巴里坤、七角井和台特玛盐湖沉积物放线菌群落结构及其多样性,分析盐湖沉积物中化学离子成分对放线菌群落的影响。【方法】每个盐湖采集5份样品并混合,使用SDS-CTAB抽提法提取总DNA,使用放线菌特异性引物进行PCR扩增并构建16S r RNA基因文库,每个样品随机挑选220个克隆子,经过Hae III酶切筛选后对阳性克隆子进行测序分析;对每个样品的8种主要化学离子进行检测,并将沉积物化学离子成分与放线菌群落进行关联性分析。【结果】获得的381个克隆序列属于143个操作分类单元(Operational taxonomic Unit,OTU),聚类结果显示从3个盐湖中共探测到37个放线菌属(台特玛盐湖:24;巴里坤盐湖:16;七角井盐湖:14)。3个盐湖共有的放线菌属为Aciditerrimonas、Aquihabitans、Demequina、Dietzia、Ilumatobacter和Amycolatopsis。从放线菌群落结构上看,台特玛盐湖与其他两湖差异性很大,巴里坤盐湖与七角井盐湖群落相似性更高,巴里坤、七角井和台特玛盐湖未知放线菌的组成分别为47.59%、53.07%和51.53%。利用RDA(Redundancy analysis)分析盐湖沉积物化学离子与放线菌群落的关联性,结果显示与Na~+、Cl~-和K~+相比,Mg~(2+)、Ca~(2+)、SO_4~(2-)、HCO_3~-和CO_3~(2-)与盐湖放线菌类群的相关关系要更加紧密。【结论】3个盐湖中具有丰富的放线菌多样性,包含大量的未知放线菌。盐湖沉积物不同的化学离子成分影响着各自独特的放线菌群落,可为开发新的盐湖放线菌资源提供依据。     

北极海洋链霉菌604F的卤化酶基因克隆及特征

【目的】本研究旨在克隆来自北极海洋、具有合成卤化物潜力的链霉菌(Streptomyces sp.)604F中的一个卤化酶基因,为后续克隆卤化物合成基因簇、分离鉴定卤化物提供指导。【方法】利用琼脂块法初步测试抗菌活性,借助液相色谱-飞行时间串联质谱技术(LC-Tof MS)初步寻找Streptomyces sp.604F发酵粗提液中的卤化物,并以简并PCR扩增合成次级代谢产物的指示基因(I型、II型聚酮合酶及非核糖体多肽合成酶编码基因);根据依赖黄素腺嘌呤二核苷酸的卤化酶基因保守区设计的简并引物,扩增基因片段并测序分析;采用高效热不对称交错PCR(hiTAIL-PCR)技术扩增卤化酶基因全长。【结果】Streptomyces sp.604F具有较强的抗白色念珠菌活性,其基因组同时含有编码I型聚酮合酶、II型聚酮合酶和非核糖体多肽合成酶基因,以及卤化酶基因;通过染色体步移克隆该卤化酶基因全长,共1443 bp,编码一个新的非色氨酸卤化酶,在合成已知卤化物的卤化酶数据库中,与其同源关系最近的为一类参与合成糖肽类次级代谢产物的卤化酶。【结论】Streptomyces sp.604F具有新的非色氨酸卤化酶,且推测参与糖肽类化合物的卤化修饰,为后续寻找目的卤化物提供了指导,也为研究该合成基因簇奠定基础。     

番茄内生菌St24的鉴定及其对灰霉病的生防作用

从番茄植株根茎部分离到1株有抑菌活性的植物内生放线菌菌株St24,对其分类地位以及对灰霉病菌的防治效果进行研究.结果表明: 菌株St24为酒红链霉菌.St24发酵液经石油醚萃取得到的粗提物对多种病原菌有抑制作用,其中对灰霉病菌的抑制作用最强,抑制菌丝生长的EC₅₀为11.78 mg·L^-1.粗提物处理灰霉菌后,菌丝量减少,菌丝体皱缩、断裂、原生质外渗,菌体细胞表面有许多瘤状畸形.处理后的灰霉病菌培养液在260 nm处比对照多出现一吸收峰,说明粗提物对病原菌的细胞膜透性有影响.经盆栽试验, St24发酵液对番茄灰霉病有保护和治疗的作用,100 mg·L^-1粗提物叶面喷雾的保护作用效果最好,24 h后防效达到94.3%,120 h后为85.4%.