碳青霉烯类药物是目前治疗肺炎克雷伯菌的最后屏障药物，但是近年来肺炎克雷伯菌碳青霉烯类药物耐药现象愈演愈烈，若无有效的应对措施，肺炎克雷伯菌感染的治疗将会迈向后抗生素时代。尽管目前对肺炎克雷伯菌碳青霉烯类抗菌药物耐药机制的研究较为广泛和深入，但解决其耐药难题的成效仍不容乐观。因而有必要将研究拓展至一些非常规环境，如太空环境。太空环境具有微重力、强辐射、超低温、高真空和弱磁场等特点，可使微生物的变异速率加大，变异类型也会更加多样化。一些在地面难以发生的现象，在空间特殊环境因素的诱导下可以出现放大效应。多项研究表明太空环境可影响细菌的耐药性，甚至可引起细菌耐药性逆转。当前我国的航天事业方兴未艾，为微生物研究提供了难得的实验平台，也为肺炎克雷伯菌碳青霉烯类药物耐药难题的解决提供了一条独特的道路。

目的:全面调查和分析全国细菌耐药监测网点医院临床微生物实验室现状。方法:基于全国细菌耐药监测网（CARSS）中参与调查的4 513家医院提供的微生物实验室建设及耐药监测能力数据信息，选取2021年新入网医院（3 096家）和2021年前已加入CARSS的原国网医院（1 417家）中同样规模床位数的1 051家和513家，对其微生物实验室检测空间、仪器设备配置及检测方法、微生物检验、培养及药敏试验开展和质量控制等情况进行数据统计和分析。结果:2021年CARSS新入网同等规模床位的二、三级医院微生物实验室面积分别为（50.4±40.6）和（91.1±60.3）m 2，原国网医院分别为（56.9±44.8）和（122.7±87.5）m 2；新入网医院每百张床位人员配备数分别为3（3，5）人和4（3，6）人，原国网医院分别为3（2，4）人和5（4，7）人。仪器设备配置方面，原国网医院的质谱仪、CO 2培养箱、低温冰箱的配备率分别为33.1%（170/513）、89.1%（457/513）和75.4%（387/513），高于新入网医院［分别为4.8%（50/1 051）、65.4%（687/1 051）和51.4%（540/1 051）， P均<0.001］；在室间质评参评率和室内质控开展率上，原国网医院分别为78.4%（402/513）和93.8%（481/513），均高于新入网医院的19.2%（202/1 051）和61.4%（645/1 051）（ P<0.001）。 结论:在基础设施、人员配备、检测能力、质量控制等环节均显示已参与CARSS监测工作的原国网医院各方面均优于新入网医院，参加监测工作可在同一标准的推动下，不断改进实验室能力，促进微生物检验学科的发展。

目的 分析颅脑损伤患者继发肺部感染病原菌及其危险因素.方法 选取2020年5月-2022年7月信阳市中心医院诊断为颅脑损伤的患者188例为研究对象;将人院48 h后发生肺部感染的82例患者设为感染组,未发生肺部感染的患者106例设为未感染组,依据检出病原菌种类的数量将感染组分为两个亚组,即单菌感染组50例和多种病原菌(复数菌)感染组32例;对比对照组与感染组、单菌感染组与复数菌感染组临床资料的差异,归纳颅脑损伤患者肺部感染的危险因素.结果 气管切开和亚低温治疗是颅脑损伤患者继发肺部感染的危险因素(P＜0.05);亚组分析显示,合并肺挫伤和感染前住院时间是复数菌感染的危险因素(P＜0.05);单菌组和复数菌组病原菌以革兰阴性菌为主,且以鲍氏不动杆菌、肺炎克雷伯菌和铜绿假单胞菌为主;单菌组未检出嗜麦芽寡养单胞菌,复数菌组检出5株嗜麦芽寡养单胞菌;复数菌组检出耐碳青霉烯类不动杆菌属和广泛耐药革兰阴性菌患者的比例高于单菌组(P＜0.05).结论 气管切开、亚低温治疗是颅脑损伤患者肺部感染的危险因素,合并肺挫伤和感染前住院时间是复数菌感染的危险因素;应结合复数菌感染的危险因素和病原菌特点合理选用抗菌药物.

从活性污泥中筛选到一株高效的耐低温脱氮菌株W4,评估了该菌株在5、15和25℃下的脱氮性能.结果表明,W4属于假单胞菌属(Pseudomonas),能够在4～42℃、盐度(NaCl)为0～30 g·L-1与pH 6～9条件下生长.在5 ℃条件下,菌株W4能够在72 h内将初始浓度为76.0 mg·L-1的NH4+-N去除74.3％,相应的脱氮平均速率达0.78 mg·L-1·h-1.好氧条件下菌株在5 ℃时可去除42.4％的NO3--N(86.3 mg·L-1)或38.2％的NO2--N(82.2 mg·L-1);在15、25℃条件下菌株脱氮能力进一步提高,对NH4+-N的去除率超过95％,对NO3--N和NO2--N的去除率分别超过66％和69％.菌株W4具有异养硝化-好氧反硝化(HA-ND)代谢活性,在硝化过程中不出现N02--N的积累,在中低温条件下去除无机氮污染具有较好潜力.本研究结果有助于丰富低温脱氮微生物资源并可为HA-ND脱氮工艺提供支撑.

目的:探究低温胁迫对不同蜜环菌生长的影响,为高海拔地区天麻种植选育耐低温的优良蜜环菌菌株提供科学依据.方法:以不同天麻产区的 24 株蜜环菌为实验材料,采用rDNA-基因间隔区(IGS)序列进行分析鉴定,确定供试菌株的亲缘关系;以 23℃为对照(CK)、15℃为低温胁迫,利用赋值法综合评价各菌株生长速率、生物量、菌索长度,筛选耐低温的优良菌株,采用蒽酮硫酸法检测可溶性糖含量,利用SPSS 26.0 分析低温胁迫可溶性糖含量与生长特性的相关性.结果:24 株蜜环菌均与高卢蜜环菌Armillaria gallica亲缘关系较相近.低温胁迫后,各菌株的生物量、菌索长度、生长速率均受到不同程度的抑制,根据赋值法综合评价,有 4 株菌株的耐低温能力较强、可溶性糖含量均增加,而对于低温较为敏感的菌株可溶性糖含量均降低.相关性分析结果表明,可溶性糖含量与生物量、菌索长度、生长速率呈强正相关.结论:高卢蜜环菌为天麻生产中常用伴生菌种,YN4、GZ7、GZ17、SX2 菌株的耐低温能力较强,推测蜜环菌通过累积可溶性糖抵御低温胁迫.

为了提高低温废水的生物脱氮效率,从寒冷地区冬季土壤和底泥中分离筛选耐低温异养硝化-好氧反硝化细菌,研究其脱氮特性及途径.通过菌落和细胞形态特征观察、16S rRNA基因序列分析鉴定菌种.分别以NH4+-N、NO3--N、NO2--N为唯一氮源,以NH4+-N和NO3--N为混合氮源,考察菌株在低温条件(10℃)的硝化、反硝化以及同步硝化反硝化性能.采用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)对菌株的脱氮功能酶基因扩增,推测低温脱氮途径.结果表明,从河水底泥中筛选出一株异养硝化-好氧反硝化菌,经鉴定为Pseudomonas veronii,命名为P.veronii DH-3.该菌分别以相同初始含氮量(105 mg/L)的NH4+-N、NO3--N和NO2--N为唯一氮源,在 10℃好氧培养 48 h时,氮的去除率分别为 99.07%、96.89%和 90.29%,且在脱氮过程中几乎无亚硝酸盐的累积.以NH4+-N和NO3--N为混合氮源时,NH4+-N在 48 h内被完全去除,NO3--N的去除率为 87.09%;氮平衡分析结果表明,以NO3--N和NO2--N为唯一氮源时含氮气体和细胞内生物氮的转化率均低于NH4+-N,表明该菌株的异养硝化能力强于好氧反硝化能力.脱氮功能基因hao、napA、nirS、nirK、cnorB和nosZ的成功表达,进一步证实该菌株具有硝化反硝化能力.根据上述研究结果,推测该菌株低温脱氮的主要途径为异养硝化-好氧反硝化作用和同化作用.菌株P.veronii DH-3 具有良好的异养硝化-好氧反硝化性能,为低温含氮废水的生物净化提供了理论支持.

近年来,钩吻(Gelsemium elegans)的药用和饲用价值日益凸显,但钩吻在生长过程中不耐低温,挖掘其低温响应基因,为钩吻的抗寒育种研究奠定基础.植物中,脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)在种子老化、抗逆境胁迫等方面的生理生化过程中有重要影响.基于课题组构建的钩吻转录组数据库,挖掘响应低温胁迫的钩吻LOX基因,运用RT-PCR技术,从中克隆到一条GeLOX1 的cNDA全长序列,对其进行生物信息学、亚细胞定位、基因表达、原核表达及平板胁迫等分析.结果显示,GeLOX1 所编码蛋白的氨基酸长度为761 aa,蛋白相对分子质量为 87.00 kD,预测为不稳定的亲水性蛋白,含有 28 个丝氨酸磷酸化位点,22个苏氨酸磷酸化位点和9个酪氨酸磷酸化位点.进化树分析结果表明,GeLOX1属于9-LOX家族的成员.亚细胞定位检测结果显示,GeLOX1 蛋白定位于细胞质中.实时荧光定量PCR分析发现,GeLOX1 在钩吻的根中高表达,且其在 4℃低温胁迫下的表达量呈现下调的趋势.经原核表达诱导后,GeLOX1 的重组蛋白在约 111 kD处出现目标条带,且重组蛋白的积累量在诱导 8 h时达到峰值.此外,平板胁迫试验表明,GeLOX1的原核表达菌株相较于对照组对低温胁迫更敏感.钩吻GeLOX1能够应答低温胁迫.

我国人口占世界人口 17％,耕地面积约占世界耕地面积的 7.8％.根据国家统计局 2021 年数据,全国 19.18 亿亩耕地面积中旱地占 50.33％,水浇地占 25.12％,水田占 24.55％;其中约 10％的耕地已受到土壤盐渍化的影响.2020 年 12 月,习近平总书记在中央经济工作会议上深刻指出:"我国耕地总量少,质量总体不高,后备资源不足,我对这个问题一直高度重视、反复强调".干旱、盐害、低温、酸碱、重金属等非生物逆境严重影响作物产量和品质,是影响我国粮食安全的主要自然因素.另一方面,微生物在食品、农业、工业和能源生产中有着越来越多的应用,也是合成生物学改造的重要底盘.微生物生长也需要克服多种不利环境,包括高浓度底物产生的高渗透压、高浓度产物的毒性、高温、低pH和重金属等,胁迫耐受性提高的微生物可以在多种逆境条件下更好的生长和代谢.因此,解析生物对环境胁迫的响应机理,具有重要的基础研究意义,选育抗逆菌株和作物品系,具有广泛的应用价值.

[背景]生物表面活性剂具有毒性低、生物兼容性好和可降解等优点,是化学表面活性剂的优良替代物.目前产生物表面活性剂的微生物多为常温菌,从低温环境中挖掘高产新型生物表面活性剂的生产菌株具有重要的意义.[目的]从南极土壤中筛选产表面活性剂的低温微生物,对其表面活性剂进行纯化和结构解析并评估其性能.[方法]采用排油圈法对分离自南极菲尔德斯半岛土壤样品中的细菌菌株进行筛选,获得一株在菌苔表面产白色固体颗粒的菌株,对菌株进行形态观察和 16S rRNA 基因序列分析以确定该菌株系统发育地位.利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)分离产物,并用核磁共振波谱(nuclear magnetic resonance,NMR)技术对产物的化学结构进行鉴定.采用单因素试验和响应面设计方法对发酵培养基进行优化.此外,对产物的乳化性能及其对柴油的降解能力进行评估.[结果]得到了一株高产生物表面活性剂的耐冷土地杆菌属(Pedobacter)GW9-17,其最优发酵培养基(g/L)组成为:可溶性淀粉18.0、胰蛋白胨 9.0、C3H3NaO34.4、K2HPO43.6、MgSO41.2,pH 7.0±0.2.在此条件下,按 10%(体积分数)接种量、28℃、180 r/min培养 7 d后表面活性剂的浓度可达到(3.0±0.5)g/L.利用HPLC和 NMR 技术发现菌株 GW9-17 表面活性剂主要成分为 flavolipid-9U,9U,表面活性剂粗提物的甲醇-水溶液(体积比 1:1)对液体石蜡油有良好的乳化能力,菌株GW9-17 在柴油含量为 5%时,在 4℃和 28℃条件下对柴油的降解率分别达到 40.1%和 57.3%.[结论]从南极土壤中获得了一株高产低分子量表面活性剂的低温Pedobacter sp.GW9-17,其产物flavolipids具有对烷烃类污染物质增溶分解的潜力,对石油污染的低温生态修复有重要的利用潜能.

[背景]湿地是重要的甲烷排放源,因为其中栖息着各种产甲烷古菌.已知未培养甲烷古菌Rice Cluster Ⅱ(RCⅡ)类群广泛分布于低温酸性和北方泥炭藓湿地、淡水湿地及草本沼泽等环境,但它们在低温盐碱湿地中的分布及代谢途径尚未知.[目的]分析扎龙盐碱湿地未培养甲烷古菌RCⅡ类群的多样性、推测产甲烷代谢途径及其潜在的盐碱适应机制.[方法]16S rRNA基因扩增子测序分析扎龙湿地土壤中甲烷古菌群组成;构建16S rRNA基因克隆文库分析扎龙湿地土壤RCⅡ的多样性;宏基因组分析推测 RCⅡ 古菌编码的产甲烷途径及与耐盐碱相关物质的合成基因.[结果]16S rRNA 基因高通量测序发现未培养甲烷古菌的 RCⅡ 类群占扎龙盐碱湿地总甲烷古菌的13.280%±0.019%;系统发育学分析表明该湿地的RCⅡ由 3 个分支组成;宏基因组分析组装了 2 个优势的未培养RCⅡ的基因组,均含完整的氢还原二氧化碳产甲烷途径的基因,并编码海藻糖的转运与合成基因.[结论]扎龙盐碱湿地土壤富含未培养 RCⅡ 甲烷古菌,推测它们通过氢还原二氧化碳产甲烷,利用细胞内高的海藻糖适应盐碱环境.