实验基于高通量测序技术,以健康(CTL组)、发育不良(DD组)和患歪头病(TD组)的棘胸蛙(Quasipaa spinosa)为研究对象,系统地探索宿主健康状态与皮肤微生物菌群组成、多样性及功能之间的潜在关系.所有样本经测序、质控及聚类获得2997条扩增子序列变体(ASVs),注释32个门,76个纲,167个目,259个科和402个属,其中变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidota)为棘胸蛙皮肤主要优势菌门(＞1％),但丰度受宿主健康状态的影响.在属水平上筛选获得50个菌群标志物,其中23个(如乳杆菌(Lactobacillus)、德沃斯氏(Devosia)、希瓦氏菌(Shewanella)和Luteolibacter)在CTL组中相对丰度较高,提示棘胸蛙的健康状态;19个(如短稳杆菌(Empedobacter)、芽孢杆菌(Bacillus)和短螺旋体(Brevinema))在DD组中相对丰度较高,提示棘胸蛙发育不良的病症;8个(如伊丽莎白菌(Elizabethkingia)、柠檬酸杆菌(Citrobacter)和不动杆菌(Acinetobacter))在TD组中相对丰度较高,提示棘胸蛙歪头病的病症.多样性分析表明,TD组的多样性和均一度与CTL组和DD组相比显著降低,微生物菌群组成也表现出明显分离.功能预测表明,CTL组和TD组皮肤微生物菌群之间功能差异主要富集在新陈代谢相关通路.总之,该项研究揭示不同健康状态下棘胸蛙皮肤微生物菌群的组成和变化,突出共生微生物菌群在两栖动物健康养殖和疾病预防中的潜在应用.

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.

[目的]通过对在重金属污染的天津市渤海湾淡水区域鉴定出的摇蚊耐污种红裸须摇蚊Propsilocerus akamusi进行肠道细菌群落多样性和潜在功能研究,了解生境的变化对摇蚊幼虫肠道细菌群落的影响.[方法]将在受重金属污染的天津市渤海湾淡水区域鉴定到的红裸须摇蚊4龄幼虫用实验室蒸馏水饲养7 d作为实验室培养组,并提取实验室培养组和野外采集组的红裸须摇蚊4龄幼虫肠道细菌基因组DNA,对16S rRNA基因V3-V4区进行高通量测序,将测序结果进行数据质控、序列对比和过滤,分析肠道细菌群落物种组成变化并预测肠道细菌潜在功能.[结果]基于红裸须摇蚊4龄幼虫肠道细菌16S rRNA测序结果共注释到11个门、13个纲、33个目、54个科、71个属、90个种以及105个可操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs).实验室培养组红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内细菌群落多样性和丰度较野外采集组下降,两组优势菌门相似,均包含厚壁菌门(Firmicutes)、变形 菌门(Proteobacteria)、拟杆 菌门(Bacteroidota)及脱硫弧菌门(Desulfobacterota),野外采集组4龄幼虫肠道内变形菌门丰度显著高于实验室培养组的;实验室培养组4龄幼虫肠道内气单胞菌属Aeromonas、希瓦氏菌属Shewanella、沙雷氏菌属Serratia、假单胞菌属Pseudomonas以及耶尔森氏菌属Yersinia的平均丰度较野外采集组显著降低.线性判别分析结果揭示,野外采集组和实验室培养组的红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内存在丰度差异显著的细菌物种.KEGG分析结果显示,红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内细菌基因组中有关新陈代谢的基因相对丰度极高,实验室培养组红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内细菌基因组中有关环境信息处理和细胞进程的基因相对丰度较野外采集组的显著下降.[结论]本研究结果表明,野外不良环境中生存的红裸须摇蚊幼虫与实验室纯水环境培养幼虫肠道细菌群落多样性以及基因功能存在显著差异,这有助于从环境角度切入研究摇蚊个体抗性机制,为进一步探索摇蚊幼虫肠道内共生微生物抵抗环境胁迫发挥必要作用的研究提供新思路,也为昆虫在不良环境中的耐受机制与其肠道菌群稳态调控机理的研究奠定了基础.

利用16S rRNA高通量测序对比研究了健康对虾和感染肝肠胞虫的发病对虾肠道及肝胰腺菌群的组成、多样性、微生物介导的功能和种间互作间的差异性.结果表明,健康对虾的肠道和肝胰腺细菌群落的多样性高于发病对虾.在属水平上,健康对虾和发病对虾的肠道及肝胰腺中的优势细菌组成及丰度存在明显不同,其中健康对虾肠道中的优势菌属主要为埃希杆菌-志贺菌属(Escherichia-Shigella)和海绵菌属(Spongiimonas),而发病对虾肠道中的优势菌属则为希瓦式菌属(Shewanella)、巨球型菌属(Megasphaera)和克雷伯氏菌属(Klebsiella);健康对虾肝胰腺中的优势菌属主要为假单胞菌属(Pseudomonas)和汉氏盐单胞菌(Halomonas),而发病对虾肝胰腺中的优势菌属则为贪铜菌属(Cupriavidus).Tax4Fun2预测显示,健康对虾肠道和肝胰腺菌群的主要功能分别与发病对虾肠道和肝胰腺菌群的主要功能有明显差异.研究有助于了解肝肠胞虫对凡纳滨对虾肠道及肝胰腺细菌群落的影响,并为凡纳滨对虾的健康管理和养殖提供依据.

苯唑西林酶(OXA酶)属于D类β-内酰胺酶,因其对苯唑西林具有较高的水解活性而得名.OXA型β-内酰胺酶定位于染色体或质粒,并由质粒、转座子等可移动元件介导其在菌株间的水平转移,现已衍生出一千余种变体.近年来,水解碳青霉烯类药物的0XA酶出现并在菌株间传播,给临床抗感染治疗带来巨大挑战.2001年土耳其从1株肺炎克雷伯菌中发现了 OXA-48酶,这是在肠杆菌目菌株中第一次发现可水解碳青霉烯类药物的OXA酶.随后,又发现了 OXA-48酶多种变体,统称为OXA-48-like酶,其不仅水解青霉素类药物能力强,还可以水解厄他培南、美罗培南等碳青霉烯类药物,介导对包括碳青霉烯类在内的多种β-内酰胺类药物耐药.希瓦氏菌被认为是blaoXA-48-like基因的起源,现已报道12个起源于希瓦氏菌的OXA-48-like.为全面掌握可水解碳青霉烯类OXA酶的特征和分布,本文就水解碳青霉烯类药物的OXA酶的来源、分布现状、流行特点及发展趋势进行综述.

研究以草鱼(Ctenopharyngodon idellus)为实验对象,运用厌氧培养的方法,研究了饥饿状态下草鱼肠道黏膜固有微生物的类群及其在不同肠段的分布.实验结果显示草鱼前肠、中肠与后肠中细菌的数量分别是3.17×103、1.63×104和1.79×107 cfu/g.研究共分离到274株单菌落,经16S rRNA鉴定,分别属于拟杆菌属(Bacteroides spp.)、鲸杆菌属(Cetobacterium spp.)、梭形杆菌属(Fusobacterium spp.)、气单胞菌属(Aeromonas spp.)、希瓦氏菌属(Shewanella spp.)、芽孢杆菌属(Bacillus spp.)、泛菌属(Pantoea spp.)和柠檬酸杆菌属(Citrobacter spp.)8个种类,其中专性厌氧细菌的数量占9.1％,兼性厌氧细菌的数量占90.9％.进一步分析发现,前肠中只分离到兼性厌氧细菌,中肠与后肠专性厌氧细菌和兼性厌氧细菌都有分布.专性厌氧细菌Bacteroides paurosaccharolyticus和Bacteroides luti在中肠与后肠都有分布,而Cetobacterium somerae和Fusobacterium ulcerans只在后肠有发现.兼性厌氧细菌是草鱼肠道黏膜的优势菌群,其中嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila占73.7％.草鱼肠道不同部位固有厌氧微生物组成存在差异,细菌数量也明显不同,后肠中具有更高的细菌丰度和多样性.

[目的]波罗的海希瓦氏菌(Shewanella baltica)是冷藏海产鱼类的特定腐败菌.研究群体感应信号AI-2/LuxS对鱼源S.baltica生物被膜和致腐的调控作用.[方法]扩增SBll分离株的luxS基因,用自杀性质粒构建luxS基因缺失株,通过结晶紫染色、珠涡流法、显微镜观察和HPLC,比较分析野生株与缺失株△luxS在4℃和28℃下生物被膜形成、粘附能力、泳动性和致腐产物的差异.[结果]S.baltica SB11中扩增获得luxS基因,生物信息学分析显示LuxS蛋白由169个氨基酸构成,含有保守的His-Thr-Leu-Glu-His (HTLEH)模体和关键氨基酸位点,蛋白三维空间结构与其他细菌相似.与野生株相比,△luxS缺失株上清荧光信号散失,但不影响生长,生物被膜形成期和成熟期的含量显著低于野生株,在4℃培养96 h和28℃培养24 h被膜分别减少20.1％和27.9％.缺失株在不锈钢片的粘附能力明显减弱,其中在4℃培养72 h和28℃培养24 h后的粘附量比野生株分别减少6.48％和6.57％.荧光显微镜观察发现,野生株能快速粘附于玻璃片,聚集形成大量生物被膜,而△luxS仅形成平坦稀疏的被膜,粘附细菌降低,CLSM证实野生株和△luxS的成熟被膜厚度分别为68.95 μm和36.44 μm.并且,△luxS株在4℃和28℃下泳动性均显著强于野生株.然而,野生株和△luxS株三甲胺和腐胺积累无差异.[结论]鱼源S.baltica中LuxS蛋白保守,AI-2/LuxS参与被膜、粘附能力及泳动性等多种生物被膜形成相关的调控作用,然而不是该菌致腐能力的功能性群体感应信号.

二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等ω3长链多不饱和脂肪酸(PUFAs)具有多方面的生理功能和疾病防治作用.利用转基因油料植物和油质单细胞微生物生产富含ω3 PUFAs的植物油和单细胞油,已作为可替代鱼油生产的可持续的生产方式且科学家对其展开研究并取得很大进展.亚麻芥等经代谢工程改造的植油料物,在油籽中生产和积累的ω3 PUFAs已达到类似鱼油的水平;在油质微生物方面,采用裂殖壶菌等油质微藻生产的富含DHA的藻油已被广泛应用于婴儿配方奶粉、食品、化妆品和医药等产品;一些油质真菌如高山被孢霉也己被用于富PUFAs油的商业生产;从γ-变形菌门的希瓦氏菌属和拟杆菌门的屈挠杆菌属等种群中已分离出一批能产生ω3 PUFAs的细菌;此外,真核和原核微生物中ω3 PUFAs的生物合成途径及其催化酶己被相继阐明,并形成了耶氏酵母生物技术平台.本综述对产多不饱和脂肪酸微生物近年的研究进展进行了综述并对发展前景做了展望.

[背景]油田废弃钻井泥浆含油量高,污染物复杂,环境危害严重,现有技术无法满足日益发展的石油开采行业在废弃钻井泥浆处理方面的需求.生物法处理废弃钻井泥浆,工艺简单,成本低,但也存在局限,包括广谱性差、处理周期长、原油降解率低、泥浆性质波动冲击工艺稳定性等.[目的]构建一种高活性和高环境耐受能力的微生物菌群,分析遗传稳定性和综合性能,提高废弃钻井泥浆处理技术水平.[方法]通过定向富集、诱导驯化的方法,提高活性群落对石油烃乳化降解效率,降低共代谢底物反馈抑制和群体感应系统敏感度,分析群落结构和活性成员的种群类别,分析乳化降解石油烃的活性对应关系.[结果]从含油量超过12 g/kg、芳烃-胶质沥青含量超过80％、含盐量超过8 g/kg的钻井废弃泥浆中富集得到1个活性微生物菌群,主要成员包括假单胞菌属(Pseudomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)、红细菌属(Rhodobacter)和嗜碱还原硫素杆菌(Dethiobacter alkaliphilus),比例分别达27.44％、20.73％、8.54％和7.93％.在超过22代的连续驯化过程中,假单胞菌(Pseudomonas)、类希瓦氏菌(Alishewanella)和盐单胞菌(Halomonas)数量达92.72％,菌群结构和活性趋于稳定.处理钻井废弃泥浆5d,土壤含油率由处理前的12403 mg/kg降低到处理后的42 mg/kg,综合脱油效率99.67％,石油烃降解率68.9％.分析微生物群落作用前后石油饱和土壤中的石油含量变化,原始含油量261 g/kg,处理后含油量305 mg/kg,脱油率99.88％.[结论]菌群驯化后活性稳定,耐受高盐环境能力强,在钻井废弃泥浆、含油土壤及油泥污染物处理方面具有很强的工业应用潜力.

地下深部油藏通常为高温、高压以及高盐的极端环境,含有非常丰富的本源嗜热厌氧微生物,按代谢类群可分为发酵细菌、硫酸盐还原菌、产甲烷古菌和铁还原菌.从油田环境已经分离出90株铁还原微生物,如热袍菌目、热厌氧杆菌目、脱铁杆菌目、δ-变形菌纲脱硫单胞菌目、γ-变形菌纲希瓦氏菌属和广古菌门栖热球菌属等,这些菌株生长温度范围为4-85℃,生长盐度范围为0.1％-10.0％ NaCl,还未见到文献报道油藏铁还原菌的耐压性研究.在油藏环境中存在微生物、矿物和流体(油/水)三者之间的相互作用,油藏中的粘土矿物能够作为微生物生命活动的载体,也能为微生物代谢作用提供电子受体.本文综述了油藏铁还原菌分离和表征的研究进展,简述了油藏铁还原菌的环境适用性,并展望了铁还原菌在提高原油采收率方面的应用前景.