目的:探讨亚甲基蓝介导的光动力疗法（PDT）联合小檗碱对牙龈卟啉单胞菌（P.g）的体外抑制作用。方法:培养P.g至对数期中后期，将不同质量浓度亚甲基蓝加入P.g菌悬液中，作用5 min，激光（波长660 nm，功率140 mW/cm 2）照射2 min，寻找亚甲基蓝结合激光体外抑制P.g的最佳浓度；观察亚甲基蓝介导的PDT体外抑制P.g的效果以及小檗碱对P.g生长曲线的影响；探讨亚甲基蓝介导的PDT与小檗碱先后联合应用对P.g的抑制作用；扫描电子显微镜观察亚甲基蓝介导的PDT及小檗碱对P.g形态的影响；紫外分光光度仪测量各成分吸收峰。 结果:在660 nm激光激发下，亚甲基蓝质量浓度为24.414 1 μg/ml时，抑菌效果最好。与对照组比较，亚甲基蓝组和PDT组差异均有统计学意义（均 P<0.001）。0.05 mg/ml小檗碱对P.g浮游细菌具有抑制作用。与对照组比较，0.05 mg/ml小檗碱组菌落数降低，其差异有统计学意义（ P<0.01）；0.05 mg/ml小檗碱+光照组与对照组比较差异无统计学意义（ P>0.05）。当PDT与小檗碱联用时对P.g有协同抑制作用，且先PDT后小檗碱组较先小檗碱后PDT组菌落数降低，其差异均有统计学意义（均 P<0.01）。P.g经亚甲基蓝介导的PDT处理后，细菌细胞壁皱缩成团，经小檗碱处理后，细菌表面变得光滑且菌体长度较对照组增长。 结论:亚甲基蓝介导的PDT对P.g有抑制作用，当与小檗碱联用时，对P.g有协同抑制作用，且联合应用中先PDT后小檗碱作用时抑菌效果更好。

近年来,由于林地开发和商品林建设等原因,我国亚热带地区大量天然林和次生林经皆伐改造为林分结构简单、树种单一的人工林.氮(N)素是维持森林植被生长和系统初级生产力的重要因子,土壤微生物驱动了森林土壤N转化的关键过程.然而,目前亚热带森林转换对土壤N转化微生物群落的影响仍不清晰.以湖南芦头森林生态系统国家定位观测研究站内典型次生林(CS)及由其转换而成的油茶(YC)、黄桃(HT)、杨梅(YM)和杉木(SM)四种人工林为研究对象,采用实时荧光定量PCR和高通量测序等方法,研究了各林分土壤性质、固N菌和氨氧化微生物功能基因丰度、群落特征及相互关系,旨在探讨亚热带森林转换后土壤N转化关键过程(固N和氨氧化作用)的功能微生物群落变化及驱动因素.结果表明:森林转换显著改变了土壤碳(C)、N含量,降低了土壤nifH基因丰度、固N菌和氨氧化细菌的群落α多样性,但提高了氨氧化微生物amoA基因丰度和氨氧化古菌的群落α多样性;并且,森林转换通过改变各功能微生物优势菌群(如变形菌、蓝细菌、泉古菌和奇古菌等)的相对丰度,显著影响了土壤固N菌和氨氧化微生物的群落组成;冗余分析和结构方程模型表明,土壤有机碳、全氮、铵态氮含量和pH是驱动土壤固N菌和氨氧化微生物群落变化的关键因素.森林转换后,合理的施肥方式有利于人工林土壤固N菌和氨氧化微生物的群落恢复.研究结果为转换后单一人工林土壤养分恢复、生产力的提高和可持续经营提供了科学依据.

目的:探究强光及高温诱发白化的中国绿水螅共生细菌多样性的特征.方法:以光照强度2000 Lux和温度25℃条件为对照,分别在强光胁迫(6000Lux,25℃)、高温胁迫(2000Lux,33℃)以及强光和高温联合胁迫(6000Lux,33℃)等3种条件下进行诱导中国绿水螅白化的实验.白化实验进行到21天后,采用对单个水螅细胞中的共生藻进行计数的方法检测绿水螅白化的程度,同时通过16SrDNA高通量测序的方法分析绿水螅共生细菌多样性及丰度变化.结果:在强光胁迫、高温胁迫及强光和高温联合胁迫下绿水螅体内共生藻数量均显著减少(P＜0.05).强光胁迫下绿水螅共生细菌中蓝细菌门(Cyanobacteria)的丰度上升,而在强光和高温联合胁迫下绿水螅共生细菌中不但蓝细菌门的丰度上升,绿硫菌门(Chlorobi)的丰度也明显提高.此外,KEGG富集分析结果表明发生白化的绿水螅共生细菌与亚油酸、类胡萝卜素及甜菜红色素等抗氧化剂的合成和代谢相关.结论:蓝细菌和绿硫菌的光合作用产物有可能被水螅宿主所利用、以弥补水螅宿主由于共生藻的减少带来的营养缺乏;强光和高温胁迫下绿水螅出现白化现象后共生细菌多样性朝有利于提高水螅宿主抗氧化能力的方向发生变化.

目的:探讨姜黄素(Cur)调节脑源性神经营养因子(BDNF)/原肌球蛋白相关激酶B受体(TrkB)信号通路对细菌性脑膜炎(BM)新生大鼠神经元凋亡的影响.方法:随机选择15只大鼠作为非感染组(NF组),其它大鼠通过额蛛网膜下腔注射肺炎链球菌ATCC49619菌悬液构建BM大鼠模型,将构建成功的BM模型随机平分为BM组、L-Cur组(1.25 mg/kg)、M-Cur组(2.5 mg/kg)、H-Cur 组(5 mg/kg)、H-Cur+K252a 组(5 mg/kg Cur+2.5 μg/kgK252a),每组 15 只大鼠,每天一次,连续注射 3 周.对大鼠称量体重并进行临床评分,HE染色以及尼氏染色观察神经细胞损伤;TUNEL染色评估神经元凋亡情况.免疫荧光染色检测神经胶质纤维酸性蛋白(GFAP)、脊髓钙离子接头蛋白-1(IBA-1)水平.实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)检测脑组织炎症因子和趋化因子水平.蛋白质印迹法(Westernblot)检测脑组织凋亡蛋白以及BDNF/TrkB通路蛋白表达.结果:NF组脑组织结构正常,神经元胞质内出现大面积蓝色尼氏体.BM组蛛网膜下腔出现大量炎性渗出液和炎性细胞浸润现象,胞体增大,突起收缩,形态不规则;尼氏体数目、体重、Bcl-2、BDNF、p-TrkB/TrkB蛋白水平显著下降(P＜0.05),临床评分、IBA-1、GFAP相对荧光强度值、趋化因子配体-2(CCL-2)、趋化因子配体-3(CCL-3)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)的相对表达量、神经细胞凋亡率、BCL2-AssociatedX蛋白(Bax)蛋白水平显著升高(P＜0.05).Cur处理后各组脑组织炎性渗出液和细胞浸润现象减轻,尼氏体数目、体重、B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)、BDNF、p-TrkB/TrkB蛋白水平显著升高(P＜0.05),临床评分、IBA-1、GFAP相对荧光强度值、CCL-2、CCL-3、TNF-α、IL-6的相对表达量、神经细胞凋亡率、Bax蛋白水平显著下降(P＜0.05),且Cur添加剂量越高,变化越显著;H-Cur+K252a组与BM组效果相似,K252a逆转了 Cur对BM大鼠神经元凋亡及损伤的改善作用.结论:Cur可能通过激活BDNF/TrkB信号通路降低BM大鼠神经元凋亡.

蓝细菌是唯一可进行放氧光合作用的原核微生物,基于光合蓝细菌构建"自养型细胞工厂"具有广阔前景.但以蓝细菌作为底盘进行生物燃料及化学品的合成仍存在细胞耐受能力差、产量低等问题,导致实现工业化生产的经济可行性还比较低,亟需通过合成生物学等技术手段构建新的藻株.近年来,实验室适应性进化(adaptive laboratory evolution,ALE)已被用于底盘工程中,实现了优化生长速度、增加耐受性、加强底物利用和提高产品产量等目标.ALE 在提高蓝细菌鲁棒性方面取得了一定进展,已获得了耐受高光、重金属离子、高盐和高浓度有机溶剂胁迫的进化藻株.但是,蓝细菌中的 ALE 策略效率相对较低,耐受各胁迫的分子机制并未阐释完全.本文综述了ALE 相关技术策略及其在蓝细菌底盘工程中的应用,讨论了如何借鉴其他微生物中 ALE 手段,构建更大 ALE 突变文库、增加菌株的突变频率、缩短进化时间、探索多重胁迫耐受工程菌构建原则及研究策略等,高效解析进化菌株的突变体库,构建高产量、鲁棒性强的工程菌株等,以期未来促进蓝细菌底盘的改造及其工程菌的规模化应用.

背景:炎症、氧化应激及细菌感染是糖尿病创面难愈合的主要原因,近年来各种无机纳米材料以其抗菌活性被广泛应用于皮肤创面愈合的治疗,但抗氧化和抗炎方面的作用有限.目的:考察普鲁士蓝纳米颗粒在抗氧化、抗炎和光热抗菌多方面的糖尿病创伤修复的效果.方法:制备普鲁士蓝纳米颗粒并进行表征.①体外实验:采用MTT法检测不同浓度普鲁士蓝纳米颗粒的生物相容性;在过氧化氢条件下,检测普鲁士蓝纳米颗粒的细胞保护作用及活性氧荧光表达;检测普鲁士蓝纳米颗粒分解过氧化氢和超氧阴离子自由基的能力;考察普鲁士蓝纳米颗粒抑制脂多糖诱导巨噬细胞炎症的作用;采用平板菌落计数法检测普鲁士蓝纳米颗粒的光热抗菌能力.②体内实验:腹腔注射链脲佐菌素建立糖尿病ICR小鼠模型,使用打孔器在背部建立直径6 mm全厚皮肤创面,分对照组(未给予治疗)、普鲁士蓝组及普鲁士蓝光照组干预,观察创面愈合与组织形态学变化.结果与结论:①体外实验:普鲁士蓝纳米颗粒在25-200 μg/mL质量浓度下对细胞无毒性;普鲁士蓝纳米颗粒具有极强的抗氧化能力,能够抑制氧化应激条件下过度活性氧的产生及对细胞的杀伤,对过氧化氢有降解活性且具有很强的清除超氧阴离子自由基的能力;普鲁士蓝纳米颗粒还显示出显著的抗炎活性,并且在光照后显示出极强的抗菌能力.②体内实验:造模14 d后,普鲁士蓝组、普鲁士蓝光照组创面明显缩小,其中普鲁士蓝光照组创面愈合速度最快.苏木精-伊红和Masson染色显示,普鲁士蓝组、普鲁士蓝光照组创面可见大量的肉芽组织形成及胶原沉积,其中以普鲁士蓝光照组最多;免疫荧光染色显示,与对照组比较,普鲁士蓝组和普鲁士蓝光照组α-SMA和CD31表达明显增多(P<0.05),F4/80表达明显减少(P<0.05),其中以普鲁士蓝光照组改善更明显.③结果表明,普鲁士蓝纳米颗粒通过发挥抗炎、抗氧化及抗菌作用促进糖尿病小鼠模型皮肤创面的愈合.

蓝细菌是光合作用、叶绿体起源和植物进化等基础生物学研究的重要模式生物,也作为极具潜力的微生物光合平台在固碳合成领域引起广泛关注.蓝细菌基础生物学研究和生物技术开发过程中面临大量的复杂生理和代谢表型改造需求,理性的靶向改造技术往往难以取得理想效果.进化工程不依赖于对微生物遗传背景和代谢网络的认识,在微生物复杂生理耐受表型改造和相关功能机制解析方面有着显著的技术优势,在蓝细菌基础生物学和生物技术研究中也发挥了重要作用.结合进化工程的技术特点和实施案例,在蓝细菌基础科学机制解析和光合生物制造技术开发两条路线上,对进化工程的应用进展进行了总结并对未来发展方向进行了展望.

蓝细菌是重要的光合自养微生物,可利用太阳能将二氧化碳转化成高附加产值化学品,且具有营养需求低、生长迅速以及遗传背景简单等优势.伪枝藻素是一种脂溶性芳香族生物碱色素,由少数蓝细菌在胁迫环境下形成,具有很强的紫外吸收、抗炎以及抑制癌细胞增殖的活性,在日化和医药健康领域具有巨大的开发潜力和应用前景.目前,伪枝藻素的合成和调控机制在蓝细菌念珠藻Nostoc punctiforme PCC 73102等中已得到初步解析,但由于天然宿主在遗传改造和工程应用层面存在多重瓶颈,仍无法实现稳定、高效、绿色的生产.随着合成生物学和代谢工程技术的发展,有望通过异源合成及调控实现伪枝藻素的高效生产.总结伪枝藻素的结构、化学性质、功能应用、生物合成途径、调控机制和环境胁迫影响等相关研究进展,并对其未来发展前景进行展望.

固氮蓝细菌束毛藻(Tricodesmium)是海洋中丰度最高的固氮微生物,贡献了约 42%的海洋生物固氮,为海洋生态系统提供了新的氮源,驱动海洋初级生产力和食物网,在海洋生物地球化学循环中发挥重要作用.作为海洋中"新氮"主要贡献者,束毛藻是一种不产生异形胞的丝状固氮蓝细菌.因为生物固氮的关键酶固氮酶对氧气十分敏感,一般固氮蓝细菌通常产生异形胞或采用夜间固氮的方式进行生物固氮,避免氧气对固氮酶的抑制作用.近年来研究发现,束毛藻具有一套独特的生物固氮体系,能够使同一藻丝在白天同时完成光合作用和生物固氮,并具有复杂的调控机制.本文综述了近年来束毛藻生物固氮策略的最新研究进展,介绍了其生物固氮和光合作用之间的精密调控机制,对拓展固氮微生物尤其是海洋蓝细菌固氮机制的认识具有借鉴意义.

为了解蒜头果(Malania oleifera)植株根际微生物组成和功能特征与蒜头果健康状态的关系,该研究采集了阔叶林、人工种植林和喀斯特森林下的5种不同生境的健康和非健康蒜头果植株根际土壤样品,运用Illumina高通量测序技术进行细菌测序,并用FAPROTAX进行功能预测分析.研究结果表明:1)扩增子序列变异体(ASV)分析结果显示,在门水平上不同生境的细菌组成存在一定差异,其中相对丰度最高的前5个门的细菌类群为酸杆菌门、变形菌门、放线菌门、绿弯菌门和黏菌门.健康植株和非健康植株的根际细菌组成有显著的差异,且细菌群落的优势菌群发生显著的变化.2)非度量多维尺度分析显示不同健康状态蒜头果的根际细菌组成有显著差异,冗余分析结果显示健康植株的样本沿第一轴分布,两轴共解释了25.83％的细菌群落变异,土壤速效磷含量、总钾含量和pH是影响健康植株根际细菌群落物种组成的主要因子.非健康植株的冗余分析结果显示两轴累积解释了51.84％的细菌群落物种组成变异,土壤总钾含量和速效磷含量是影响其物种组成的重要因子.3)相关性热图显示健康植株根际土壤pH、速效磷含量和全钾含量与绿弯菌门、浮霉菌门、Methylomirabilota和Desulfobacterota等主要类群的相对丰度显著相关.非健康植株的土壤pH、速效氮含量、速效磷含量、总磷含量和全钾含量与绿弯菌门、酸杆菌门、Desulfobacterota、Latescibacterota和芽单胞菌门等主要类群的相对丰度显著相关.4)FAPROTAX功能预测结果显示光营养、光能自养、芳香化合物降解、蓝藻细菌和含氧光能自养等细菌功能群相对丰度在健康植株的根际土壤中明显下降,而发酵、尿素分解和人类病原菌等细菌功能群相对丰度则明显升高,说明不同健康状态植株的根际细菌发生了显著的变化.