目的 调查成都市售菌菇类食品中唐菖蒲伯克霍尔德菌的污染情况,分析其病原特征,为食品安全风险监测提供支持.方法 参照GB 4789.29-2020,增加了可疑菌落微生物质谱鉴定,对121份菌菇类食品进行检测,并对分离到的菌株进行全基因组测序,分析其遗传特性及与米酵菌酸生物合成相关bon基因的携带情况.结果 121份样品唐菖蒲伯克霍尔德菌的阳性率为50.41％(61/121),其中银耳的阳性率达到67.14％(47/70).4份样品中分离的10株唐菖蒲伯克霍尔德菌携带bon基因簇;存在主要污染银耳的优势克隆群,但未携带bon基因簇.结论 银耳易被唐菖蒲伯克霍尔德菌污染,需加强对重点食品中该致病菌的风险监测,尤其是携带bon基因簇菌株的检测.

紫色杆菌素(violacein)是某些特殊微生物代谢过程中产生的一种蓝紫色吲哚衍生物,具有干扰生物膜、抑制细胞增殖、抗氧化、抗炎等生物活性,是极具开发价值的天然微生物紫色色素,在抑菌、抗肿瘤、抗病毒、生物染料等方面具有广泛的应用.野生型原始菌株产紫色杆菌素普遍存在产量低、产量不稳定等缺陷,制约了紫色杆菌素的工业化生产及应用.对紫色杆菌素的生物活性、基因组成、基因调控和产量提高等方面进行总结,旨在为进一步通过生物技术手段提高紫色杆菌素的产量提供理论基础.

链霉菌属微生物是生产抗生素的优势菌群,也是一些维生素和酶的重要来源,具有广阔的开发前景;然而,链霉菌代谢网络和调控机制的复杂性,及大量基因簇的沉默限制了其次级代谢产物的高效合成.快速发展的代谢工程技术为人为干预、调控链霉菌代谢途径或代谢通量提供了新的手段,并已成为实现链霉菌源目标产物高产和成药性天然产物挖掘的重要途径.通过对以强化链霉菌次级代谢产物合成为目标的非靶向和靶向调控技术的相关研究进展进行综述,为链霉菌次级代谢产物的高效挖掘及生物合成过程强化提供参考.

目的 利用基因组挖掘策略在链霉菌中发现活性天然产物.方法 首先,全测序获得马来西亚链霉菌(Streptomyces malaysiensis DSM 41697)全基因组序列.利用 antiSMASH等在线工具对马来西亚链霉菌编码的潜在次级代谢产物生物合成基因簇进行初步预测.利用 Blast、2ndFind 等网站,确认基因簇中各基因的边界并对其功能进行注释,寻找目标基因簇.其次,尝试不同的发酵条件,并通过 HPLC、LC-MS初步确定目标化合物是否产生.最后,分离和纯化目标化合物,并鉴定其结构.结果 来自马来西亚链霉菌基因组的两个基因簇分别被命名为帕达酰胺生物合成基因簇和苯扎他汀生物合成基因簇.结合 Blast 和 2ndFind 软件分析,对基因簇进行边界确定和功能注释.通过尝试多种发酵条件,分离纯化获得了 3 种帕达酰胺类化合物和 1 种苯扎他汀类化合物.它们分别被鉴定为帕达酰胺 A、帕达酰胺 B、帕达酰胺 A'和马来霉素.结论 以基因组挖掘策略为指导,从微生物基因组中发现可能的天然产物生物合成基因簇,并通过多种发酵条件确定目标基因簇对应的产物是可行的.该策略为解决各类天然产物的来源及发现新结构天然产物提供了新思路,为活性化合物的寻找及其合成生物学奠定了基础.

[目的]为了解多年生稻内生细菌微生态的结构和潜在功能,探究多年生稻内生细菌与寄主优良性状的关系.[方法]通过 16S rRNA扩增子测序技术比较分析了不同多年生稻品种(PR23、PR25 和PR107)内生细菌多样性、物种组成和代谢功能.[结果]不同基因型的多年生稻具有不同的内生细菌群落,三者β多样性存在显著差异.多年生稻地下和地上部组织分化形成了不同的内生细菌群落,其地下部内生细菌主要由变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等组成,而地上部内生细菌主要由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)等组成.不同多年生稻内生细菌特有扩增子序列变体(amplicon sequence variants,ASVs)数量较多,且具有不同的优势内生细菌属和生物标记物种类.多年生稻内生细菌的代谢功能主要为生物合成、生物降解与利用、解毒、代谢产物前体和能量的产生、甘氨酸途径、大分子修饰和代谢簇.品种间内生细菌的差异代谢功能主要涉及酯类、醇类、糖类等物质的生物合成和降解.[结论]寄主基因型和组织分化影响了多年生稻内生细菌的群落结构、物种组成和代谢功能.

微生物次级代谢产物是微生物在生长过程中产生的非必需性代谢产物,其往往具有独特的生物活性.随着对微生物次级代谢产物多样性研究的不断深入开展,研究者逐渐发现在实验室的常规培养条件下微生物的代谢潜能不能完全被激发,从中可获得的天然产物结构类型远远少于其代谢潜能所决定的数量.近年来,随着基因组技术、分子生物学技术特别是合成生物学相关技术的发展,研究人员开发了如OSMAC、表观遗传、异源表达等多种方法,从多个角度多层次地发掘次级代谢产物多样性.这些方法有效激活潜在的生物合成基因簇、提高了微生物次级代谢产物多样性,加之与高通量筛选方法联合应用,能够显著改善了微生物活性天然产物的发现效率.本文综述了微生物次级代谢潜能的激活以及代谢产物高效筛选的方法和技术,为提高微生物次级代谢产物多样性发掘,加快先导化合物的发现提供参考.

以白头叶猴粪便为材料分离到一株不形成芽孢、可产黄色色素的细菌,革兰氏染色为阴性,接触酶阳性,经形态学观察和分子生物学鉴定为Sphingobacterium daejeonense NS6-1.NS6-1 不能水解淀粉,但能降解肝素,肝素酶酶活为46.60 U/mL,当添加100 mmol/L的Ca2+为辅助剂时肝素酶活性可达107.29 U/mL.通过K-B纸片琼脂扩散法检测菌株对几种常规药物的敏感性,发现NS6-1对卡那霉素和庆大霉素耐药,对利福平、四环素、多黏菌素B、氧氟沙星、头孢哌酮和万古霉素敏感.基于Illumina Hiseq 4000 平台对NS6-1 进行全基因组序列测定,结果显示其基因组大小为 4381042 bp,GC含量为 37.21%,预测到的蛋白质编码基因数为 3852 个.功能基因注释结果显示,基因组中含 1 个编码肝素酶Ⅱ/Ⅲ基因,1 个氨基糖苷类抗生素耐药功能基因以及 1 个与芳香烃化合物降解相关的邻苯二酚 1,2-双加氧酶基因.利用antiSMASH预测到 6 个次级代谢产物生物合成基因簇,其中,2 个为类胡萝卜素合成基因簇,1 个为高分子表面活性剂emulsan合成基因簇.综上,NS6-1 具有肝素类物质降解能力以及潜在的石油降解能力和类胡萝卜素合成能力.以上结果为该菌的后续研究及实际应用奠定了理论基础.

贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)是生防芽孢杆菌中的重要代表,作为微生物农药的核心菌种,已被广泛应用于作物病害生物防治.贝莱斯芽孢杆菌具有植物内生性,其生防作用机制主要包括产生次级代谢产物对抗植物病原物;改善宿主植物根际微生物群落,促进宿主营养和生长;激发宿主植物产生防御反应,诱导植物获得系统抗性.其中,产生次级代谢产物是其最重要的生防作用机制.贝莱斯芽孢杆菌含有多个编码生物合成次级代谢产物的基因簇,其中包括编码聚酮化合物合酶(PKS)和非核糖体肽合成酶(NRPS)的基因簇,同时存在核糖体途径合成次级代谢产物基因簇.通过非核糖体途径可产生脂肽类化合物、聚酮类化合物、二肽和铁载体;通过核糖体途径产生小菌素、细菌素、羊毛硫抗生素.这些具有生物活性的次级代谢产物成为了天然新药和候选抗生素的储存库,对于解析生防菌作用机制具有重要意义.本文综述了贝莱斯芽孢杆菌的命名与更迭,产生次级代谢产物的类型、合成与调控基因以及靶标病原菌,以期为生防菌株的改良和生物农药的研发提供参考.

植物产生的次生代谢产物为人类提供了丰富的药物、香料和工业原料.随着分子生物学和基因组学研究的快速发展,目前已解析了多种植物的次生代谢产物生物合成基因簇(BGCs).这为我们快速获取目标产物的生物合成通路和发掘新颖的天然产物开辟了新路径.该文重点围绕植物次生代谢产物生物合成基因簇的定义和特点、基本结构模型与演化以及调控机制等进行综述,以期为相关研究提供理论依据和借鉴.

[目的]以基因组信息为导向,定向激活海洋来源卡伍尔氏链霉菌(Streptomyces cavourensis)NA4中沉默的Ⅱ型聚酮类次级代谢产物生物合成基因簇,鉴定新产生的次级代谢产物的结构和抑菌活性.[方法]通过添加启动子和敲除负调控基因的方法激活实验室培养条件下沉默或低表达的生物合成基因簇,并完成目标化合物的分离与纯化,通过电喷雾质谱(electrospray ionization-mass spectrometry,ESI-MS)和核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)数据分析鉴定目标化合物结构,对目标化合物进行抑菌活性鉴定,基于生物信息学信息推导化合物的生物合成途径.[结果]根据基因组生物信息学分析,从海洋来源链霉菌Streptomyces cavourensis NA4中选取一个编码PKSⅡ型次级代谢产物的生物合成基因簇开展研究,成功激活目标基因簇,从中分离到1个PKSⅡ型化合物,推导了其生物合成途径并进行了抑菌活性鉴定.[结论]基因组导向下的天然产物挖掘,可以目标明确地分离产物,充分挖掘链霉菌编码次级代谢产物的潜力.