目的:近年来菌群成为研究热点，而口腔菌群的一些背景状况，如年龄的差异化表现尚有待澄清。本研究拟对少年期与成年期的唾液菌群差异开展前瞻性研究。方法:本研究为前瞻性研究，纳入来自北京大学口腔医院的52例门诊患者，在平衡了性别、民族、地区、症状、压力、口腔伴随疾病等因素后，组成少年组26例，年龄的中位数(上下四分位数距)为14(1)岁，男性比例26.9%；成年组26例，年龄的中位数(上下四分位数距)为35(7)岁，男性比例15.4%。两组研究对象均除外深龋、有窦型慢性根尖周炎、重度牙周炎、严重牙列拥挤、明显腺样体或扁桃体肥大、口腔黏膜疾病，颞下颌关节紊乱病诊断情况、关节调查Fonseca记忆指数(Fonseca anamnestic index, FAI)、压力状态水平、睡眠质量即匹兹堡睡眠质量指数(Pittsburgh sleep quality index, PSQI)在两组间无统计学差异。在清晨非刺激条件下采集口腔唾液，进行16S rRNA基因测序分析，对两个年龄组的结果分析比较。结果:少年组和成年组的唾液菌群 α多样性差异没有统计学意义，然而 β多样性呈现明显区别(Bray-Curtis距离 F值＝3.044， P＝0.001；Jaccard距离 F值＝1.670， P＝0.001)，菌群构成上的丰度差异比较明显，差异具有统计学意义。属水平的显著富集菌群，在少年组是普雷沃菌属、放线菌属、奇异菌属、乏养菌属、乳杆菌属，在成年组是嗜血杆菌属、卟啉单胞菌属、隐蔽菌_(SR1)_[G-1]、密螺旋体属、小单胞菌属、土地杆菌属、坦纳菌属、毛螺菌科_[G-8]、厌氧球形菌属、毛螺菌科_[G-3]。功能预测在两组间亦有区别，少年组涉及半胱氨酸与蛋氨酸代谢、半乳糖代谢、磷酸肌醇代谢、淀粉和蔗糖代谢以及光合作用通路，成年组涉及生物素代谢、丁酸代谢、硫辛酸代谢、甲烷代谢、蛋白质外排、RNA降解以及霍乱肠毒素致病循环。 结论:少年组的特异菌群含有常驻菌、益生菌，成年组与感染相关致病菌的种类增加。今后在进行口腔菌群分析时须区分少年与成年。

电活性微生物奥奈达希瓦氏菌的胞外电子传递(extracellular electron transfer,EET)在污染物降解、环境修复、生物电化学传感、能源利用等方面具有广泛的应用潜力;四血红素细胞色素CctA(small tetraheme cytochrome)是希瓦氏菌周质空间中最丰富的蛋白质之一,能够参与多种氧化还原过程,但目前对CctA在EET中的行为和机理认识仍然有限.[目的]研究阐明CctA蛋白在希瓦氏菌模式菌株MR-1周质空间以偶氮染料作为电子受体的EET中的作用,补充和拓展希瓦氏菌的厌氧呼吸产能机制.[方法]以周质还原型偶氮染料甲基橙(methyl orange,MO)作为电子受体,在mteal reduction(Mtr)蛋白缺失菌株△mtr中研究MO的周质还原特点,并通过基因敲除和回补表达研究CctA蛋白在周质电子传递中的作用.[结果]在缺失Mtr通道的情况下,细胞色素CctA可以介导周质空间的电子传递而还原MO.重组表达CctA在低水平时,MO在周质空间中的还原速率与其表达水平呈正相关,更高水平的CctA表达无助于进一步提高MO的还原速率.蛋白膜伏安结果展示了 CctA与周质空间内其他高电位氧化还原蛋白的显著区别,可能参与构成一条低电位的MO还原通道.[结论]从分子动力学层面揭示了 CctA在周质MO还原中的独特电子传递行为,为进一步推进对细菌周质电子传递机制的理解,以及通过合成生物学设计或改造胞外氧化还原系统、强化生物电化学在污染物降解中的应用提供了重要信息.

重金属和有机物相互作用,形成共污染,是当今面临的重要环境问题之一.明晰重金属作用下氯苯类化合物(chlorobenzenes,CBs)的转化特性以及典型重金属对CBs生物降解的影响机制,对有效修复重金属-有机物共污染有重要意义.本文首先对CBs生物降解的研究现状进行了总结,明晰了当前CBs降解的主要功能菌属类型,包括伯克霍尔德菌(Burkholderia),假单胞菌(Pseudomonas),脱卤球菌(Dehalobium)和脱卤拟球菌(Dehalococcoides)等;而后概述了重金属与CBs的共污染现状,发现绝大多数污染中存在重金属与CBs共污染现象;随后系统综述了典型重金属对CBs生物转化的影响,表明好氧或厌氧条件下大多数重金属离子对CBs生物转化存在抑制作用,受金属离子种类、浓度、价态及pH影响显著;另外,对重金属影响下的CBs转化机制进行了分析,基于3方面影响构建了分子机制模型.最后对目前还存在的问题与局限性进行了分析,并对未来发展方向进行了展望,以期为重金属-有机物共污染的修复提供支撑.

为探究体外发酵牦牛瘤胃源厌氧真菌 Orpinomyces sp.YF3 在不同碳源诱导下的产酶机制,本研究利用厌氧培养管在 10 mL 基础培养基中分别添加不同碳源复杂度的葡萄糖(glucose,Glu)、滤纸(filter paper,Flp)、微晶纤维素(avicel,Avi)各 8 g/L作为唯一碳源进行体外发酵,检测发酵液中的纤维降解酶活性和挥发性脂肪酸,并利用转录组学探究Orpinomyces sp.YF3的产酶机制.结果表明葡萄糖诱导下的发酵液中羧甲基纤维素酶、微晶纤维素酶、滤纸酶和木聚糖酶的活性,及乙酸的比例显著升高(P＜0.05),丙酸、丁酸、异丁酸的比例显著降低(P＜0.05).进一步分析发现与纤维降解酶相关的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)在Glu组中显著上调.基因本体论(gene ontology,GO)功能富集显示DEGs主要集中在木聚糖酶、纤维素酶、葡萄糖和碳水化合物等的分解代谢过程及相关酶活性,京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路分析富集到的纤维降解酶相关的差异通路主要是淀粉和蔗糖代谢途径、其他聚糖降解途径.以上结果表明,以葡萄糖为碳源底物的Orpinomyces sp.YF3可增加纤维素降解酶活性,提高乙酸比例,通过调控纤维降解酶基因的表达及相关代谢通路来提高对底物的降解能力,提高能量利用效率.这为Orpinomyces sp.YF3 在实际生产中的应用提供了理论基础.

目的:肠道作为人体的重要消化器官,其内定植的微生物在尿酸合成和代谢过程中发挥着重要作用,本研究利用含尿酸靶向培养基筛选正常人群肠道内具有降尿酸功能的细菌并鉴定.方法:依据尿酸的摩尔质量制备含不同浓度尿酸的BHI培养基,液体培养基扩增并驯化肠道粪便微生物,固体培养基分离和纯化具有尿酸降解功能的细菌.挑取固体培养基上形态一致的单个菌落进行革兰氏染色和镜检,筛选出已纯化菌株,在需氧和厌氧培养条件下测定尿酸降解率,选取降解率≥50％以上的菌株为高效尿酸降解菌的候选菌株,再测定不同温度和pH值条件下的尿酸降解率,进行降尿酸条件优化.利用16S rDNA序列测定法对尿酸降解菌进行鉴定,药敏实验测定该菌对抗生素的敏感性.结果:正常人群粪便微生物中分离获得一株高效尿酸降解菌B5C,第5天需氧条件下的尿酸降解率均＞50％,与初始尿酸浓度相比具有统计学意义(P＜0.05).优化降尿酸条件后,在37℃、pH7.0时,降解率可达88.7％,经鉴定为粪肠球菌,对常见的抗生素如阿莫西林、氨苄西林和青霉素G等具有较高的敏感性.结论:本研究利用含不同尿酸浓度的靶向培养基驯化、分离和鉴定出一株人肠源性细菌,在需氧条件下也具有较高的尿酸降解率,可为今后临床降尿酸微生物制剂的开发和利用提供新的菌种资源.

[背景]丁酸梭菌是专性厌氧的新一代芽孢益生菌,耐热、耐酸、抗逆性强,极具应用价值和开发前景.[目的]优化丁酸梭菌发酵培养基并初步研究其发酵液对黄曲霉菌的抑制作用和降解黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1,AFB1)的能力.[方法]利用响应面法对发酵培养基进行优化,采用牛津杯法对丁酸梭菌发酵液抑制黄曲霉菌生长进行研究,并通过酶联免疫法测定发酵液对 AFB1的降解能力.[结果]优化后的发酵培养基为:葡萄糖 18.1 g/L,大豆蛋白胨 29.7 g/L,磷酸氢二钾 3.8 g/L,氯化钠 2.0 g/L,乙酸钠 4.0 g/L,结晶硫酸镁 1.2 g/L,L-半胱氨酸盐酸盐 0.3 g/L.优化后的丁酸梭菌生物量由 8.99×108 个/mL 提高至 2.28×109 个/mL,是优化前的 2.54 倍.丁酸梭菌发酵液对致病真菌黄曲霉菌的抑菌效果十分显著,其上清液经浓缩后对AFB1 降解 72 h的降解率达到 68.65%,初步分析表明上清液中对 AFB1 具有脱毒作用的活性组分为丁酸梭菌分泌产生的胞外酶.[结论]本研究通过发酵培养基优化明显提高了丁酸梭菌的生物量,并将其应用于抑制黄曲霉菌的生长与降解AFB1,为丁酸梭菌的规模化生产及其微生态制剂的开发应用提供了科学依据.

[背景]开发生物甲烷资源是减轻化石燃料供求紧张的有效措施,而秸秆类原料的预处理及甲烷生产方法需要不断创新,从而进一步满足可持续发展.厌氧真菌与甲烷菌共培养能够通过假根侵入及纤维降解酶双重预处理秸秆并生产甲烷,但目前全世界被报道的骆驼胃肠道来源的厌氧真菌分离培养物仅有 1 株.[目的]从新疆准噶尔双峰驼瘤胃内容物中分离出新型厌氧真菌和甲烷菌共培养物,研究其在降解秸秆并联合生产生物甲烷方面的应用潜力.[方法]采用Hungate滚管纯化技术将从骆驼胃肠道中分离的厌氧真菌和甲烷菌共培养,对其进行形态学及分子学鉴定,随后厌氧发酵 5 种底物(稻秸、芦苇、构树叶、苜蓿秆和草木樨),研究产甲烷量、降解效果及主要代谢产物等方面的特性.[结果]筛选到的共培养物中的厌氧真菌为Oontomyces sp.CR1,甲烷菌为Methanobrevibacter sp.CR1.其在降解稻秸时表现出最高的木聚糖酶酶活力(21.64 IU/mL)及甲烷产量(143.39 mL/g-DM),甲烷生产特性较分离自其他动物宿主的厌氧真菌共培养物更优.[结论]共培养厌氧真菌与甲烷菌菌株CR1 是一种新型高效降解菌株资源,其在利用木质纤维素生物质生产生物甲烷方面具有良好的应用前景.

[背景]硝呋烯腙能够抑制厌氧真菌.共存甲烷菌可以促进厌氧真菌的生长以及对木质纤维素的降解,然而关于共存甲烷菌对厌氧真菌抗逆性影响的研究较少.[目的]旨在研究甲烷菌共存对厌氧真菌耐受硝呋烯腙的影响.[方法]采用体外批次培养,以稻草为底物,添加不同浓度的硝呋烯腙(0、5、10、25 mg/L),分别接种厌氧真菌纯培养和厌氧真菌与甲烷菌共培养悬浮液,于39℃静置培养96 h.测定不同时间点的产气量和甲烷产量,结束后测定pH、干物质降解率(DMD)、中性洗涤纤维消失率(NDFD)、半纤维素消失率(ADSD)、酸性洗涤纤维消失率(ADFD)以及上清液中甲酸、乳酸和乙酸的浓度.[结果]添加5、10和25 mg/L硝呋烯腙皆显著降低了厌氧真菌纯培养的发酵活性(P＜0.05);添加5 mg/L硝呋烯腙没有显著降低厌氧真菌与甲烷菌共培养的发酵活性(P＞0.05),添加10和25 mg/L硝呋烯腙则显著降低了共培养发酵活性(P＜0.05);比较5、10 mg/L硝呋烯腙对纯培养和共培养发酵活性影响的结果表明,共培养发酵活性显著高于纯培养发酵活性(P＜0.05).[结论]硝呋烯腙对厌氧真菌纯培养和厌氧真菌与甲烷菌共培养的抑制作用都存在剂量效应,在一定添加浓度范围内(＜25 mg/L),甲烷菌共存可以显著提高厌氧真菌对硝呋烯腙的耐受性.

目的 探究雌、雄大鼠肠道菌群对三七总皂苷中3种皂苷(三七皂苷R1、人参皂苷Rg1和人参皂苷Rb1)的体外降解作用.方法 将三七总皂苷分别与雌、雄大鼠肠道菌群孵育液在厌氧条件下共同培养24 h,测定不同时间点孵育液中3种皂苷的量.结果 雌、雄大鼠肠道菌群对人参皂苷Rb1均有降解作用,雄鼠的降解较雌鼠稍快.雌、雄鼠肠道菌群对三七皂苷R1和人参皂苷Rg1均无明显降解作用.结论 在离体条件下,三七总皂苷中人参皂苷Rb1会被肠道菌群降解,而三七皂苷R1和人参皂苷Rg1则较为稳定.

好氧颗粒污泥是微生物通过自凝聚作用形成的一种特殊的生物聚集体,具有结构致密、沉降性能优异、抗冲击负荷能力强、多功能微生物分区定殖等特点,其在废水强化脱氮除磷与难降解有机物去除方面具有明显的技术优势.针对目前工业和养殖废水及城镇生活污水等碳氮比低、处理出水总氮达标压力大等突出问题,综述基于好氧颗粒污泥的全自养、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化、异养硝化-好氧反硝化等强化脱氮工艺,介绍其脱氮机制及技术优势,阐明不同好氧颗粒污泥脱氮工艺的特点与颗粒污泥特性,同时总结各种工艺的启动条件及富集相应功能菌的好氧颗粒污泥的形成因素,评估不同工艺应用于实际废水生物处理的可行性.在此基础上进一步分析进水基质组成(不同碳氮比)、运行模式(连续曝气和间歇曝气)、运行条件(溶解氧浓度、温度和pH)等对好氧颗粒污泥工艺强化脱氮性能与稳定运行的影响.最后提出应进一步优化好氧颗粒污泥强化脱氮工艺的运行参数,解析好氧颗粒污泥微生物菌群功能,揭示好氧颗粒污泥形成与结构稳定的微生物学机理.