一株海洋细菌的初步鉴定及其产黑色素相关新基因(簇)的分离

对分离自近海沼泽地大米草根际的一株供试海洋细菌MWYL1进行了形态观察、生理特性检测以及16SrDNA序列分析。实验结果表明:该菌株属于海洋单胞菌属(Marinomonas),革兰氏染色呈阴性,直杆状,好氧生长,适于28℃生长。基于16SrDNA序列的Blast分析表明,菌株MWYL1与Marinomonas pontica和Marinomonas dokdonensis的序列相似性分别为97%和95%。通过基因组fosmid文库的构建,直接分离到一个产生黑色素的克隆,进一步亚克隆和测序后获得与黑色素产生相关的功能新基因(簇),并且对其进行了生物信息学的初步分析。     

Alkalitalea saponilacus产木聚糖酶的碳源优化及酶学特性

【目的】确定厌氧盐碱细菌Alkalitalea saponilacus产木聚糖酶所需的碳源,优化木聚糖粗酶的提取条件并分析酶学性质。【方法】应用GC技术分析A.saponilacus发酵木聚糖的主要产物;利用二硝基水杨酸法(DNS)测定木聚糖酶活力以获得最优的碳源、提取粗酶的最佳条件及其酶学特性。【结果】A.saponilacus以不同来源木聚糖为底物时,发酵产生的主要产物丙酸含量都在80%以上。若以0.4%(W/V)蔗糖+0.1%(W/V)桦木木聚糖为复合碳源时,木聚糖酶活力是以桦木木聚糖或者蔗糖为单一碳源时的3.2倍。木聚糖酶的酶活力在盐度2%–6%、pH 7.0和55°C达到最佳且在该条件下的酶活力为590 IU/mg。此外,该酶活力在0.2%Tween 20存在时增加,而在5 mmol/L Mg~(2+)和0.2%Triton X-100存在时无显著影响,但在Cu~(2+)、Fe3+和Ni~(2+)等金属离子存在时则被显著抑制。【结论】A.saponilacus发酵主产物丙酸以及生物合成的木聚糖酶在工业生产中具有广泛的应用前景。     

硝尔库勒湖可培养放线菌多样性及其功能酶和抗细菌活性

【目的】认识和了解硝尔库勒湖可培养放线菌的多样性、功能酶和抗细菌活性特点,为今后的开发和利用奠定基础。【方法】应用可培养技术和基于16S r RNA基因序列的系统发育分析硝尔库勒盐湖沉积物中放线菌的多样性。常规方法检测样品成分因子,并筛选了嗜盐放线菌的蛋白酶、淀粉酶和酯酶活性;抑菌圈法检测放线菌新种的抗细菌活性。【结果】分离获得了51个OTUs,分属于24个不同的属,其中15个OTUs代表了放线菌新种;链霉菌属是优势菌属,占全部分离菌株数量的16.25%。硝尔库勒湖放线菌类群数量一定程度上受样品成分因子的协同影响。代表新种的菌株展示了良好的功能酶活性和抗细菌活性,其中代表链霉菌新种的菌株XHU5011不仅具有多种酶活性,而且具有强大的抗金黄葡萄球菌、耻垢分枝杆菌和荧光假单胞菌的能力,具有很好的开发潜能。【结论】硝尔库勒盐湖中存在丰富的可培养放线菌多样性,潜藏着大量的放线菌新资源,并且具有很好的功能酶和天然产物挖掘潜力。     

近岸海洋线虫与细菌、古菌的共现性及其对碳、氮循环的影响

【目的】初步探究海洋线虫与微生物的相互作用对碳、氮循环的影响。【方法】利用16S r RNA和18S r RNA基因高通量测序方法,对33个近岸沉积物样品中细菌、古菌和真核生物的多样性进行调查;对海洋线虫与细菌、海洋线虫与古菌的共现性进行网络分析,并采用Spearman统计学方法,识别出与海洋线虫共现性呈显著相关性的微生物种类。【结果】在夏季,红树林和潮间带泥滩样品中线虫OTU平均相对丰度基本呈随深度增加而递减趋势;冬季的红树林样品中发现相类似变化规律,只有在冬季潮间带泥滩样品中线虫OTU平均相对丰度在深层较高于表层。相对丰度最高的海洋线虫隶属于单宫目(47%)、色矛目(19%)、刺嘴目(16%)和垫刃目(9%),它们与热源体古菌、深古菌、γ-和δ-变形菌等微生物有显著正/负相关关系。【结论】在香港米埔湿地沉积物中,与相对丰度最高的5种线虫显著相关的几大类微生物均在碳、氮、硫等元素循环方面起十分重要的作用,暗示海洋线虫与微生物潜在的相互作用对元素地球化学循环具有重要影响。研究结果有助于深入了解线虫在生态系统中未被揭示的生态功能,有助于更清晰地认识海洋线虫在底栖生态系统中所扮演的角色。     

我国部分地区即食食品和蔬菜中金黄色葡萄球菌污染分布及耐药和基因分型情况

【目的】系统调查了我国15个代表性城市在即食食品(卤肉、烤肉、凉拌菜和巴氏奶)和蔬菜样品中金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的污染分布情况,并对分离株进行耐药性分析及多位点序列分型(Multilocus sequence typing,MLST)研究,为食源性金黄色葡萄球菌的风险识别和分子溯源提供基础数据。【方法】依据GB 4789.10-2010对540份即食食品和蔬菜样品进行定性和最大可能数(Most probable number,MPN)分析;采用K-B纸片扩散法检测金黄色葡萄球菌分离株的耐药特征并通过PCR检测mecA基因;应用MLST方法确证金黄色葡萄球菌的主要ST型。【结果】结果发现9.3%(50/540)的样品中检出金黄色葡萄球菌,其中卤肉污染率最高,为16.3%(30/184),其次为烤肉(9.2%,6/65),蔬菜(6/150,4.0%)污染率最低。定量分析发现62.0%的阳性样品污染水平处于0.3–1.0 MPN/g,其中3份阳性样品污染水平≥110 MPN/g。对50株分离株进行24种抗生素耐药性检测,发现82.0%的分离株对氨苄西林和青霉素耐药,64.0%的分离株为多重耐药株。对mecA阳性分离株进行SCCmec分型,发现均为SCCmecⅣa。所有分离株进行MLST分型,共检出14种型别,其中ST3595和ST3847为新ST型。【结论】普遍的多重耐药性表明我国食源性金黄色葡萄球菌的耐药状况已较为严重,对消费者的安全健康存在潜在威胁。ST型与耐药存在一定的关联性,这为进一步了解该菌在我国食品中的流行趋势和风险评估提供了科学的数据支撑。     

铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4诱导水合氧化铁形成蓝铁矿的过程

【目的】研究铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4在细胞外诱导形成含铁矿物的矿物相、化学成分和形貌结构等特性及其变化,深化对铁还原细菌细胞外诱导矿化过程的认识。【方法】在以30 mmol/L乳酸钠为电子供体,10 mmol/L水合氧化铁为电子受体,[HCO_3~–]为30 mmol/L,[PO_4~(3–)]为5 mmol/L条件下,30°C恒温下厌氧培养,进行细菌生长和细胞外诱导矿化实验,定期采样测量反应体系的pH、生物量、Fe(Ⅱ)浓度;采用激光拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)等方法对不同时间点的矿化产物进行分析。【结果】MR-4在还原Fe(Ⅲ)的过程中,细胞快速生长,表明MR-4的Fe(Ⅲ)还原和乳酸氧化过程相互耦合,从而进行细胞生长,并在细胞外诱导矿物形成。对不同阶段矿化产物的综合分析表明,反应进行到约8 d时,无定形-弱结晶的水合氧化铁部分地转化为纳米尺寸的磁铁矿晶体颗粒;约16 d时,反应体系中开始出现蓝铁矿晶体颗粒;约20 d后,几乎所有矿物转化为纤维状或者叶片状的蓝铁矿。【结论】铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4细胞外诱导矿化过程受环境条件控制,当以乳酸钠和水合氧化铁分别作为电子供体和受体,相对高的[PO_4~(3–]/[HCO_3~–](1:6)时,水合氧化铁先转化为磁铁矿,最后大量转化为蓝铁矿。本研究为全面认识铁还原细菌的生物诱导矿化过程和评估其参与铁元素地球化学循环提供了新的数据。     

D-氨基酸在细菌生理中的结构性能和调节功能的研究进展

除最小的甘氨酸外,所有的氨基酸(amino acid,AA)都有手性,以D-氨基酸(DAA)或L-氨基酸(LAA)形式存在。DAA广泛存在于各类生物中,尤其是细菌。DAA虽没有参与蛋白质合成,但DAA尤其是非典型DAA在细菌生理中具有很多特殊功能。在结构性能方面,DAA是细菌细胞壁肽聚糖的重要组分,并参与组成某些非核糖体合成途径产生的生物多肽,少数细菌能产生含有D-Glu的γ-聚谷氨酸。对细胞个体而言,DAA能调节细菌表面电荷和自溶素活性,抑制细菌芽胞萌发,调节稳定期细胞壁的重塑及调节病原菌的毒力等。对细菌群落而言,DAA对生物膜的解聚和细菌生态也具有调控作用。此外,某些DAA还能直接作为营养支持某些细菌的生长,而有的DAA则具有抑菌作用。本文主要综述了DAA在细菌生理过程中发挥多项功能的研究进展。     

三江平原沼泽湿地垦殖及自然恢复对土壤细菌群落多样性的影响

为量化垦殖对我国东北沼泽湿地的影响程度,于2015年6月基于Illumina Miseq PE300第二代高通量测序平台,对黑龙江省洪河国家级自然保护区的原始沼泽、耕地、退耕湿地的土壤细菌16S r RNA基因高变区域进行测序,并分析沼泽湿地土壤细菌群落多样性和结构组成与垦殖的关系。结果表明:共获得358737条修剪序列且被划分为36个已知的菌门,在11个主要的土壤细菌门类中(相对丰度1%),芽单胞菌门(P0.01)、拟杆菌门(P0.01)、厚壁菌门(P0.01)和绿菌门(P0.01)在不同生境类型样地差异显著,土壤细菌群落alpha多样性由高到低排序依次是:耕地、退耕湿地、原始沼泽。结合相关性分析和冗余分析可以证明,长期的耕作,特别是旱田耕作对沼泽湿地土壤细菌群落组成产生显著的影响,土壤p H、含水量、全碳、有机碳、可溶有机碳、碱解氮、微生物量碳、微生物量氮对土壤细菌的多样性和群落组成产生影响。总之,研究结果发现自然恢复可以显著促进土壤细菌群落多样性的恢复,但是沼泽湿地土壤细菌群落结构一旦被垦殖干扰改变将很难恢复到原始状态,强调了有效地利用土壤细菌群落对维护土壤生态系统平衡具有重要的意义。     

循环包装回收技术在筛选肝癌细胞相关耐药基因中的应用

肝癌先天性多表达多药耐药基因,严重影响肝癌的化疗效果,筛选肝癌细胞中的耐药基因,研究其耐药机制有助于提高肝癌化疗效果,提高肝癌的治愈率。首先构建肝癌细胞逆转录病毒的cDNA文库,感染成纤维细胞,使得逆转录病毒基因整合进细胞,加药筛选,存活细胞中的基因再次包装成病毒,用于下一轮筛选。采用循环包装回收(Cyclical packaging rescue,CPR)技术进行肝癌细胞耐药基因的筛选即是通过病毒包装将基因从细胞中钓取出来,相比于常规筛选方法,仅通过一轮筛选可能会出现很多假阳性基因,采用CPR技术则是通过多轮筛选,很大程度减少了假阳性细胞的出现。通过该方法经过四轮筛选获得核糖体蛋白S11(RPS11)、核糖体蛋白L6(RPL6)、核糖体蛋白L11(RPL11)、核糖体蛋白L24(RPL24)等几种基因,经初步检测,增加了细胞的耐药性。     

外源氮素添加对森林土壤氨基糖转化的影响

采用室内模拟培养法研究了不同数量氮素添加条件下森林土壤中3种微生物来源的氨基糖含量的动态变化,并且利用氨基葡萄糖和胞壁酸的比值分析了氮素添加条件下土壤真菌和细菌对土壤氮素转化和积累的相对贡献。结果表明:土壤中氨基糖含量的动态变化与土壤中的养分状况密切相关;当向土壤中添加氮源时,微生物会利用外加氮源合成自身的细胞壁物质,并且高氮处理胞壁酸含量高于低氮处理,而高氮处理氨基葡萄糖含量则低于低氮处理,说明随施氮量的增加更有利于以胞壁酸为代表的细菌残留物在土壤中的积累,不利于以氨基葡萄糖为代表的真菌残留物的积累,氨基半乳糖对氮素添加的响应较小;当土壤中养分缺乏时,氨基糖能够发生不同程度的分解;添加氮源条件下,真菌和细菌来源氨基糖的比值发生变化,细菌对土壤氮素转化的贡献大于真菌,并且高氮处理细菌的贡献更大。本研究表明,氮素添加改变了以氨基糖为代表的土壤氮素的微生物转化过程。