电子圆二色谱技术在微生物次级代谢产物结构研究中的应用研究进展

微生物次级代谢产物的化学结构十分复杂,对其绝对构型的确定十分困难。近年来,电子圆二色谱(electronic circular dichroism,ECD)由于其用量少、精度高等优点,在测定绝对构型方面的应用越来越多,已经成为研究微生物次级代谢产物结构的重要方法。本文就电子圆二色谱在微生物次级代谢产物结构研究中的应用进行综述,以期为今后的研究奠定基础。     

帽儿山干扰系列次生林碳密度恢复

干扰作为森林恢复和生态演替的重要影响因子,通过其改变植被群落的组成和微环境,进而影响森林生态系统碳动态及固碳潜力。针对帽儿山地区阔叶红松原始林不同时期皆伐后形成的次生林干扰系列,包括林木采伐一次(NS,林龄56a)、采伐两次(MS,林龄25a)和采伐两次且扰动表层土壤(YD,林龄15a)的次生林,采用森林清查和异速生长方程结合的方法,旨在量化干扰方式对温带森林恢复进程中生态系统碳密度及分配格局的影响。结果表明：YD、MS和NS的0—50 cm各层次土壤有机碳含量的波动范围依次分别为10.46—29.27 mg/g、6.37—108.40 mg/g、5.21—114.34 mg/g;且随土层的加深土壤有机碳含量显著降低。表层土壤(0—20 cm)有机碳含量在各干扰处理间存在显著差异(P<0.01),而深层土壤有机碳含量差异不显著;土壤有机碳含量与容重呈显著负相关关系。表层土壤有机碳密度占土壤总有机碳密度(0—100 cm)的50%以上,YD的表层土壤有机碳密度(30.91 t/hm²)显著低于MS(54.09 t/hm²)和NS(55.1...     

黄土高原次生林演替对团聚体有机碳含量及化学稳定性的影响

次生林演替过程中土壤团聚体有机碳的积累机制和化学稳定性研究较少。为探明次生林演替对土壤团聚体有机碳含量及其化学组成稳定性的影响,选取黄土高原次生白桦林(演替初期),山杨辽东栎混交林(演替中期)和辽东栎林(演替后期)为研究对象,分析演替过程中不同粒径土壤团聚体有机碳含量变化特征。采用傅里叶红外光谱技术(FTRI)测定活性(AC)和非活性(IC)有机碳化学组成,以(IC/AC)作为有机碳化学组成稳定性指标,并分析其影响因素。结果表明:次生林演替过程中土壤团聚体有机碳含量表现出逐渐增加的趋势且各群落间差异显著(P<0.05),以演替后期的中等粒径团聚体为最高(37.63 g/kg)。土壤团聚体AC中多糖体有机碳含量最高(55.87%),而IC中芳香族有机碳含量最高(94.45%),演替过程中IC与AC总体变化趋势均呈现先降后增。IC/AC随着演替的进行呈先降低后升高的趋势,其中演替后期微团聚体有机碳化学组成稳定性最强达到了3.95。微团聚体含量(WM)与土壤全氮、全磷、全钾一起,显著促进了团聚体有机碳化学组成稳定性(P<0.05)。综上,次生林演替有利于促进土壤团聚体有机碳的积累以及有机碳化学稳定,其中微团聚体起到了关键性作用。     

海洋动物来源微生物的共培养研究进展

近年来,由于一些新疾病的发生和细菌耐药性的出现,微生物来源次级代谢产物的筛选重复率越来越高,微生物一些代谢基因在现有实验室条件下无法表达,所以需要发现新的微生物资源,同时找到激活微生物代谢产物基因的方法.海洋动物体内蕴含着大量的共附生微生物资源,可以产生很多具有生物活性的化合物,是潜在的药用资源.本文综述了近年来海洋动...     

喙尾琵琶甲肠道来源链霉菌(Streptomyces sp.)BPA71次级代谢产物的分离鉴定及其生物活性评价

【背景】昆虫是世界上种类最多、肠道菌群资源最丰富且多样的动物类群之一。昆虫肠道微生物具有产生活性次级代谢产物的能力,是活性天然产物的重要来源。【目的】研究药用昆虫喙尾琵琶甲(Blaps rynchopetera)成虫肠道来源链霉菌(Streptomyces sp.) BPA71的次级代谢产物及其生物活性。【方法】利用正相硅胶柱色谱、葡聚糖凝胶Sephadex LH-20柱色谱等方法分离纯化该菌株的发酵粗提物,采用牛津杯法进行抗菌活性追踪,确定抗菌活性部位,通过ESI-MS、NMR等波谱数据分析对化合物结构进行鉴定,采用微量肉汤稀释法测定最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC),采用MTS法测定抗肿瘤活性。【结果】从Streptomyces sp. BPA71的固体发酵提取物中共分离得到4个已知化合物,通过对比核磁数据确定为糠酸甲酯(1)、吡咯甲酰胺A (2)、吡咯甲酰胺B (3)和吲哚-3-乙酸甲酯(4)。抗菌活性结果显示化合物2具有广谱抗菌活性。此外,化合物2对宫颈癌细胞HeLa、肺癌细胞A549、肝癌细胞SMMC-7721、乳腺癌细胞MDA-MB-231和结肠癌细胞SW480这5株肿瘤细胞均有明显的抑制活性。【结论】喙尾琵琶甲肠道来源Streptomyces sp. BPA71可产生丰富的生物活性物质,该研究结果为进一步挖掘喙尾琵琶甲肠道链霉菌的活性天然产物奠定了基础,同时丰富了人们对喙尾琵琶甲肠道微生物的认识。     

关帝山云杉次生林树木径向生长的空间关联及其影响因子

以关帝山4 hm²云杉次生林样地为研究对象,按照CTFS(Center for Tropical Forest Science)技术规范对样地树木进行连续定位监测。利用2010至2015年间样地主要树种生长量观测数据,结合地形、土壤等环境因子调查及采样测定数据,分析了树木种群径向生长的空间关联性及其随生境的变化,并探讨了树木种群径向生长的影响因素。结果表明,青杄、华北落叶松、红桦、白桦和辽东栎为云杉次生林主要树种,在样地4个生境型(山脊生境、低海拔缓坡生境、高海拔缓坡生境、低洼地陡坡生境)中均有分布且呈现不同的径级结构。标记相关函数分析显示,同一生境型中,5树种径向生长的空间关联性各异;对于同一树种,径向生长的空间自相关性不仅具有尺度依赖性,同时生境型的不同导致树木径向生长的空间关联性发生变化。线性混合效应模型分析显示,初始胸径对树木径向生长的显著正效应在样地各类生境型的所有种群中普遍存在;生物因子对树木径向生长的显著影响只在特定生境型的青杄种群中被检测到,表明树木径向生长受同种邻体影响,但其影响显著性因树种而异;环境因子中,海拔和凹凸度对树木径向生长呈显著负效应...     

解淀粉芽孢杆菌生防菌BS-3全基因组测序及生物信息分析

【背景】解淀粉芽孢杆菌BS-3是从健康橡胶树树根中分离获得的一株对真菌具有较强抗菌活性的内生细菌,有作为生物农药的潜力。【目的】解析菌株BS-3的基因组序列信息,以深入研究该菌株防病促生机制及挖掘次级代谢产物基因资源。【方法】采用第二代BGISEQ与第三代Pac Bio平台相结合的测序技术,对生防菌BS-3进行全基因组测序,并对测序数据进行基因组组装、基因预测与功能注释、共线性分析及次级代谢产物合成基因簇预测等。【结果】BS-3全基因组大小为3 870 130 bp,平均GC含量为46.88%,共编码4 161个基因;含有92个t RNA基因、28个r RNA、10个sRNA;含有122个串联重复序列、98个小卫星DNA、2个微卫星。在COG、GO、KEGG、NR和Swiss-Prot数据库分别注释到基因2 875、2 620、1 885、4 040和3 328个。同时,预测到BS-3中有10个次级代谢产物合成基因簇,编码表面活性素、丰原素、多烯类、儿茶酚型嗜铁素等抑菌物质。基因组测序数据提交至NCBI获得GenBank登录号为CP060384。【结论】为基因组层面上解析菌株BS-3具有良好防病效果的内在原因提供基础数据,为深入了解解淀粉芽孢杆菌次级代谢合成途径提供参考信息,对菌株BS-3后续相关研究具有重要意义。     

一株稀有海洋真菌Stachybotrys longispora FG216的De Novo测序及基因组学分析

【背景】长孢葡萄穗霉菌(Stachybotrys longispora) FG216是一株稀有海洋真菌,其次生代谢产物FGFC1具有纤溶活性。进行S. longispora FG216的基因组序列分析,将充实和促进海洋微生物功能基因和次生代谢产物合成生物学的基础研究和应用研究。【目的】解析S. longispora FG216的基因组序列,分析基因组生物功能和同源相似性关系,分析次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1的相关基因。【方法】基于Illumina HiSeq高通量测序平台对S. longispora FG216菌株进行De Novo测序,使用SSPACE、Augustus等软件进行组装、编码基因预测、基因功能注释、物种共线性分析以及预测FGFC1次生代谢产物合成基因簇。【结果】S. longispora FG216的基因组测序总长度为45622830bp,共得到605个Scaffold,GC含量为51.31%,注释预测得到13329个编码基因和169个非编码RNA。基因组测序数据提交至国家微生物科学数据中心(编号为NMDC60016264),其中13 053、8 422、8 460、7 714和2 847个基因分别能够在NR、KEGG、KOG、GO和CAZy数据库匹配到注释信息。比较基因组学分析发现,Stachybotrys具有保守性,核心基因占基因家族总数目的71.44%,S. longispora FG216与S. chlorohalonata IBT 40285的相似性最高;同时,预测得到101个次生代谢产物合成基因簇,其中18个基因簇与已知的化合物相匹配。通过antiSMASH预测,Cluster57是编码合成FGFC1母核结构异吲哚啉酮的基因簇,与S.chlorohalonataIBT40285中的基因簇相似度为40%。【结论】海洋稀有真菌S.longisporaFG216的基因组信息已上传至国家微生物科学数据中心公开使用,为Stachybotrys种属的研究提供了重要的参考意义,同时发现了S. longispora FG216次生代谢产物纤溶活性化合物FGFC1母核部分编码基因是Cluster 57。     

表观遗传的化学干预对金龟子绿僵菌次生代谢产物影响的研究

[背景] 表观遗传酶类化学抑制剂对真菌的影响研究主要集中在新次生代谢产物挖掘方面,而对大量已知次生代谢物含量的变化却关注较少。金龟子绿僵菌是一种常用杀虫真菌,能代谢出多种已知生物活性物质,其含量可能会影响到该菌与环境间关系及利用潜力。[目的] 评估组蛋白去乙酰化酶和DNA甲基转移酶的化学抑制剂对金龟子绿僵菌代谢物安全性和可利用性的影响。[方法] 在金龟子绿僵菌培养基中添加表观遗传酶类化学抑制剂,培养一定时间后用高分辨液质联用及标准品对照方法分析次生代谢产物变化。根据差异代谢物的生物活性评估化学抑制剂的影响。[结果] 高分辨液质联用分析结果表明当抑制剂浓度达500μmol/L时,金龟子绿僵菌有16种主要次生代谢产物出现明显量的变化,包括destruxin A、A1、A2、B、B1、B2、E、E2、Ed、didesmethyldestruxin C、dihydrodestruxin A、desmethyldestruxin B、12-hydroxyovalicin、subglutinol C、fungerin和ustilagic Acid C。其中,丁酸钠处理可使15种主要代谢物含量升高。苯甲酰胺可使12种主要代谢物含量升高。伏立诺他虽然仅能使10种主要代谢物含量升高,但部分代谢物的升高幅度明显高于前两者。2种DNA甲基转移酶抑制剂可使金龟子绿僵菌代谢物中绿僵菌素类代谢物含量普遍下降。[结论] 组蛋白去乙酰化酶抑制剂可引起金龟子绿僵菌主要代谢物含量普遍升高,而DNA甲基转移酶抑制剂使金龟子绿僵菌的绿僵菌素含量普遍下降。由于变化的代谢物都具有显著的杀虫、免疫抑制或抗菌抗癌等生物活性,因此上述化学抑制剂可增强或降低金龟子绿僵菌对环境中昆虫毒性,同时也增加或降低其代谢物利用潜力。另外,subglutinol C、fungerin和ustilagic Acid C是首次在金龟子绿僵菌中被发现。     

Using neutral cline decay to estimate contemporary dispersal: a generic tool and its application to a major crop pathogen

Dispersal is a key parameter of adaptation, invasion and persistence. Yet standard population genetics inference methods hardly distinguish it from drift and many species cannot be studied by direct mark‐recapture methods. Here, we introduce a method using rates of change in cline shapes for neutral markers to estimate contemporary dispersal. We apply it to the devastating banana pest Mycosphaerella fijiensis, a wind‐dispersed fungus for which a secondary contact zone had previously been detected using landscape genetics tools. By tracking the spatio‐temporal frequency change of 15 microsatellite markers, we find that σ, the standard deviation of parent–offspring dispersal distances, is 1.2 km/generation^1/2. The analysis is further shown robust to a large range of dispersal kernels. We conclude that combining landscape genetics approaches to detect breaks in allelic frequencies with analyses of changes in neutral genetic clines offers a powerful way to obtain ecologically relevant estimates of dispersal in many species.