目的:以六神曲为研究对象,对发酵过程中酶学性质与微生物群落变化之间的相关性进行研究.方法:采用酶活检测方法对六神曲酶学特性进行评价,采用MiSeq高通量测序技术对微生物类群进行解析,利用相关性分析发酵过程中酶的性质变化与微生物群落之间的相关性.结果:发酵初期,微生物大量繁殖,淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、脂肪酶、滤纸酶和纤维素酶等活性指标急剧上升;发酵中末期,微生物种类下降,曲霉菌占据主导地位.糖化酶活性在36 h达到最高值53.818μmol·g-1,淀粉酶在30h达到最高值87.841 μmol·g-1,脂肪酶、滤纸酶和纤维素酶在24h分别达到最高值0.048 μmol·g-1、1.623μmol·g-1和1.521 μmol·g-1,均呈现先升后降的变化趋势;经过42h,蛋白酶开始呈现出快速升高后趋于稳定.相关性分析表明,Saccha-romycopsis与糖化酶、Aspergillus与蛋白酶、Wickerhamomyces与纤维素酶、滤纸酶等指标之间呈显著正相关性,Alternaria与糖化酶指标之间呈显著负相关性.优势菌株Saccharomycopsis、Aspergillus、Wickerhamomyces是影响六神曲发酵过程中酶学性质的主要因素.结论:该研究为六神曲微生物群落及多酶体系代谢研究提供了数据参考,为改良六神曲发酵工艺及指导规范化生产提供了理论依据.

目的:从采自云南省丽江郊野的土壤中筛选出具有抑菌活性的菌株,分离其活性成分进行抗菌作用机制初步研究以寻找抗菌活性物质.方法:使用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等6种细菌以及白色念珠菌等11种真菌作为指示菌,采用管碟法和菌丝生长速率法对拮抗菌进行筛选,通过生理生化测试和16S rDNA序列分析鉴定菌种;对发酵液中分离出的活性化合物使用液相色谱-质谱/质谱技术进行结构分析;采用氯化三苯四氮唑法检测RN8菌株发酵液不同稀释倍数处理大肠杆菌和白色念珠菌后的细胞脱氢酶活力,利用分光光度法测定蛋白质、DNA和钾离子泄漏率;将环四肽RN作用于白色念珠菌进行代谢组研究.结果:RN8菌株发酵液对17种测试指示菌具有拮抗效果,鉴定为枯草芽孢杆菌;RN鉴定为环肽类化合物,当其质量浓度为12.5 μg/mL时,抑制率达73.41％,EC50为4.69 μg/mL;KEGG数据库和路径拓扑分析显示,五个主要代谢途径有显著影响,包括嘧啶代谢,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,苯丙氨酸代谢,烟酸和烟酰胺代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成,这些过程涉及2'-脱氧胞苷等37种代谢物.结论:枯草芽孢杆菌RN8是广谱拮抗性菌株,其抑菌活性成分造成白色念珠菌细胞外膜的损伤,破坏细胞膜整体结构,导致细胞内物质泄漏,显著影响主要代谢途径,从而起到抗菌作用.

灵菌红素是一种天然的红色三吡咯色素,主要源自于微生物的次级代谢过程,其具有抗菌、抗肿瘤等功能,在医药、环境、染料等领域具有广阔的应用前景.随着合成生物学技术的不断发展,利用微生物发酵法合成灵菌红素是实现灵菌红素工业化生产的有效途径之一.目前,生产灵菌红素的微生物主要以粘质沙雷氏菌为主.本文系统介绍了灵菌红素的结构性质和应用潜力,重点阐述了粘质沙雷氏菌中灵菌红素的合成路径,总结了通过高产菌株选育与改造、发酵工艺优化和转录因子调控等策略提高灵菌红素合成的最新研究进展,分析了不同提取纯化工艺的效率,并对未来灵菌红素的高效合成进行了展望,以进一步提高灵菌红素的工业化生产效率.

目的 研究中国健康女性阴道微环境中分离的乳杆菌对细菌性阴道病患者阴道微环境分离的阴道加德纳菌的抑制效应及其机制.方法 通过体外实验将中国健康女性阴道乳杆菌菌株和细菌性阴道病患者的阴道加德纳菌菌株共培养,观察乳杆菌对加德纳菌增殖活性的影响.将乳杆菌、阴道加德纳菌与阴道上皮细胞共培养,计算加德纳菌与上皮细胞的黏附情况,评价乳杆菌对加德纳菌黏附阴道上皮细胞的影响.比较乳杆菌培养的菌液、菌体、上清、阴道上皮细胞、乳杆菌菌体+阴道上皮细胞对加德纳菌增殖的抑制效应,分析乳杆菌抑制加德纳菌的可能机制.结果 对阴道加德纳菌增殖活性有显著抑制作用的乳杆菌菌株有5个(卷曲乳杆菌、加氏乳杆菌、詹氏乳杆菌、发酵乳杆菌和德氏乳杆菌)(P＜0.05),其中3个菌株(卷曲乳杆菌、加氏乳杆菌和詹氏乳杆菌)能够明显干扰加德纳菌对上皮细胞的黏附过程(P＜0.05).菌体、上皮细胞、上清、菌液的抑菌效果逐步递增,而菌体和上皮细胞同时存在时,其抑菌效果明显超过菌液.结论 健康女性阴道乳杆菌菌株可以抑制细菌性阴道病患者阴道加德纳菌的增殖活性,能干扰加德纳菌对阴道上皮细胞的黏附过程.乳杆菌是通过多种机制完成对加德纳菌的抑制效应的.

二十二碳六烯酸(DHA)作为人体必需的多不饱和脂肪酸,在维护心血管健康、抗癌、支持视觉和脑功能等方面至关重要.传统的深海鱼油提取DHA方法存在鱼腥味重、工艺繁琐等问题,迫使研究者寻求更为高效、环保的替代方案.破囊壶菌(Thraustochytrids)凭借其生长迅速、低重金属污染以及高DHA含量的特性,成为工业化生产DHA的潜力微生物之一.当前在破囊壶菌发酵生产DHA的过程中,依然需要解决一系列关键问题,包括提高发酵产量、降低成本等.本文旨在全面阐述破囊壶菌发酵生产DHA的研究现状,包括菌株筛选与改良、DHA生物合成途径、遗传转化及代谢工程、发酵控制策略等方面.首先,总结归纳了对野生型菌株的自然筛选和诱变改良等方法,不断提高破囊壶菌中DHA产油量.其次,详细介绍了破囊壶菌DHA合成途径的研究进展,着重分析了生物合成途径中关键辅助因子在DHA生产中的作用.此外,概述了外源DNA传递到破囊壶菌细胞的遗传转化技术的应用现状,为提高其遗传转化效率和稳定性提供重要参考.在DHA代谢调控方面,探讨了氮限制对DHA合成的促进作用以及温度和氧气供应对生产效率的影响.最后,对利用破囊壶菌生产DHA存在的主要瓶颈问题和未来发展趋势进行了总结,以推动其在医药、保健品和食品等领域的广泛应用,实现工业规模下的高效生产.

在"发酵工程的应用"单元教学中,以单元整体性目标为引导,通过创设真实性的情境、设置连续性的问题、开展探究性的活动、实施一体化的评价以及架构整体性的概念,加强教学内容之间的关联性和整体性,实现"教—学—评"一体化.在发现问题、分析问题和解决问题的深度学习过程中,学生逐步建构核心概念,发展生物学学科核心素养.

"生物学综合实验"是湖北师范大学一门线下实验课,项目库内容涵盖动物、植物、微生物、生态、毒理、食品及多学科交叉的综合性项目化实验."微生物硒纳米合成菌株的分离鉴定及生物硒纳米的应用"为项目库中一个实验项目.该项目以微生物学(微生物分离、形态观察、发酵条件优化)和分子生物学(DNA提取、PCR扩增、测序分析)为基础,融入材料科学(生物材料提取和形貌分析)和环境化学(吸附动力学分析)相关学科知识,为本科生设计的一项研究型生物学综合实验.该实验内容进行学科交叉,助力知识融会贯通;贴近科研一线,促进创新型人才培养;自主设计实验方案,促进主动学习;强调过程考核,调动学习积极性.以该实验项目为例,结合课堂内外自身教学实际,探索"生物学综合实验"线下一流课程建设道路,以期进一步优化教学效果并持续改进.

目的:明确建曲在发酵过程中微生物种类、优势类群的组成和功能特征的变化.方法:通过高通量测序技术对建曲不同发酵时间点的细菌和真菌群落结构和功能进行分析.结果:建曲发酵过程中,真菌的优势类群为曲霉菌属(Aspergillus,36.57％),其中溜曲霉(Aspergillus tamarii,22.30％)和小菌核曲霉(Aspergillus minisclerotigenes,21.19％)为发酵后的优势菌种.细菌由红串红球菌(Rhodococcus erythropolis,29.56％)和类肠膜魏斯菌(Weissella paramesenteroides,25.24％)先后成为优势类群.在整个发酵过程中,建曲的优势菌群均出现明显的变化,反映了建曲发酵过程中存在清晰的群落演替.功能预测分析显示,建曲中存在丰富的与代谢途径相关的真菌和细菌功能基因,且不同发酵时间点微生物发挥的功能也不同.结论:建曲发酵后的真菌主要为溜曲霉和小菌核曲霉,细菌主要为红串红球菌和类肠膜魏斯菌,不同发酵时间点其菌群相对丰度和功能有所不同,为后续建立稳定可控的建曲现代发酵工艺提供参考依据.

[背景]冠突散囊菌LYEC03 是从陕西泾阳茯砖茶中分离得到的主要发酵菌株.[目的]研究冠突散囊菌LYEC03 菌株的基因组信息及其发酵枇杷花产品的特性,从分子水平阐明冠突散囊菌的发酵机制.[方法]应用形态和显微形态观察、ITS序列鉴定、重测序及框架图测序对所分离的菌株LYEC03 进行鉴定和基因组信息解析,采用所分离的菌株LYEC03 发酵枇杷花,研究冠突散囊菌对枇杷花主要功效成分及抗氧化性能的影响.[结果]陕西泾阳茯砖茶中分离得到的主要发酵菌株LYEC03 确定为冠突散囊菌.菌株LYEC03 与参考基因组覆盖率高,含有丰富的纤维素酶、蛋白酶、氧化酶和脂肪酶相关基因;基因组相关整体变异较小,其中假设蛋白、碳水化合物激酶、纤维素酶家族糖基水解酶、位点 2 蛋白酶家族蛋白、多酚氧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶等与菌株生长、能量代谢调节、产纤维酶、产蛋白酶和产氧化酶相关的基因发生了变异.菌株LYEC03 基因组序列长度30 623 602 bp、GC含量 51.70%、编码 13 033 个基因、编码基因占比 55.74%,参与了碳水化合物代谢、氨基酸代谢、外源生物降解代谢、能量代谢、脂质代谢与萜类化合物和聚酮类化合物的代谢等多种物质的代谢途径转化过程.菌株LYEC03 生长、主要功效成分含量的变化与总抗氧化活性、2,2-二苯基-1-苦基肼(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazine,DPPH)自由基清除率和羟自由基清除率 3 个抗氧化指标变化一致,均呈现先增加后缓慢降低的趋势.[结论]冠突散囊菌的发酵特性与其基因组纤维素酶、蛋白酶和氧化酶基因的含量丰富密切相关,对冠突散囊菌的基因组信息分析及其发酵特性研究有利于其发酵产品性能的提升,并为其在食品、轻工业及医药等方面的应用提供科学依据.

通过代谢通量方法在 3 L搅拌式发酵罐上研究了油酸对灵芝液态深层发酵代谢终产物羊毛甾醇代谢流分布的影响.结果表明,在灵芝的液态深层发酵过程中,添加油酸使合成羊毛甾醇的代谢通量提高 45.29%;副产物麦角甾醇的含量由 3.84 mg/g降低至 0.02 mg/g;羊毛甾醇合成途径(LP)、三羧酸循环(TCA)、磷酸戊糖途径(PP)和糖酵解途径(EMP)的代谢通量比对照组分别提高了 29.09%、14.52%、12.22%和 2.11%.因此,添加油酸能够加强灵芝液态深层发酵过程中的整体代谢流分布,减少副产物麦角甾醇的积累,提高羊毛甾醇的代谢流量.该研究为下一步灵芝液态深层发酵中灵芝三萜得率的提高奠定研究基础.