目的:探究变应性鼻炎（AR）及非变应性鼻炎（nAR）患者的鼻腔菌群特征及差异菌的致病作用。方法:选取2022年2—7月于哈尔滨医科大学附属第二医院鼻科门诊就诊的AR患者35例、nAR患者35例为试验组，选取同期体检的健康人群20名为对照组，合计男性39例，女性51例，年龄8~55岁。利用16SrDNA高通量测序分析3组受试者鼻腔菌群相对丰度特征，使用R软件进行Alpha多样性指数分析，利用LEfSe、Metastats、 t检验进行组间差异分析，同时利用R软件分析菌群的作用及与环境因子的关系。 结果:3组样本的菌群构成存在显著差异，AR组内金黄色葡萄球菌（ P=0.032）、丙曲棒状杆菌（ P=0.032）的相对丰度显著高于nAR组，鼠李乳杆菌、昆可乳杆菌、产碱菌（ P值分别为0.016、0.005、0.001）的相对丰度显著低于nAR组，nAR组内嗜黏蛋白阿克曼菌的相对丰度高于对照组（ P=0.009）。环境因子相关性分析显示昆可乳杆菌与IgE呈负相关关系（ P=0.044），鼠李乳杆菌与年龄呈正相关关系（ P=0.019）。分别构建5个属的AR、nAR随机森林预测模型，AR组肺炎链球菌-FF10、黄体假单胞菌、副氏假单胞菌、熊不动杆菌和固氮杆菌模型的曲线下面积（AUC）为100%（95%CI：100%~100%），nAR组副氏假单胞菌、固氮杆菌、巴拉蒂梭菌、土瑞酸杆菌和黄链球菌模型的AUC为98.4%（95%CI：94.9%~100%）。 结论:AR、nAR患者与健康受试者鼻腔菌群相对丰度显著不同，菌群丰度的改变与AR及nAR的发生具有显著关系。菌群的联合检测具有诊断AR及nAR患者的潜力。

从沈阳农业大学棕壤长期定位试验站的栽培玉米土壤样品中分离筛选到高产多糖固氮菌株WN-F,从菌株鉴定、培养条件优化和固氮与产糖关系进行初步研究.对其进行形态学观察和分子生物学鉴定,酶标仪分析菌体生物量法确定菌株的生长培养条件,并分析其固氮与产糖之间的关系.结果表明,该菌株为阿氏芽孢杆菌,并命名为Bacillus aryabhattai WN-F.WN-F菌株在37℃,180 r/min情况下12h时生长量达最高值.其培养基优化配方为(L-1):蔗糖20.0 g,牛肉膏2.0 g,KH2PO40.4 g、MgSO4·7H2O 0.4 g、NaCl0.4 g、CaSO4·2H2O 0.4 g和CaCO3 2.0 g.菌株WN-F的产糖情况随着初始氮浓度的增加,呈现出抛物线关系,适宜碳氮比促进菌体合成胞外多糖.Bacillus aryabhattai WN-F是长期定位试验玉米土壤中的优势菌株,高产胞外多糖且有固氮作用,是发挥玉米联合固氮作用,减少化肥施用的候选菌株.

[背景]联合固氮菌由于不具有宿主专一性,在土壤、叶际中广泛存在,对生态系统氮素供应有着重要贡献,它还可以通过分泌生长激素等间接作用促进植物生长,可作为重要的农业生产菌剂.土壤接种剂由于受土著微生物的竞争和土壤抑菌物质等的影响,接种效果不稳定,难以推广使用.相比于土壤环境,叶际生境相对简单且表面积巨大,进行叶际接种是固氮菌剂推广应用的一个新思路.[目的]优化联合固氮菌菌株W12接种添加剂,制备液体接种剂并研究其在玉米叶际的定殖效果.[方法]对菌株W12进行菌落PCR测序,构建系统发育树并确定分类地位.分别在培养液中添加不同浓度梯度的羧甲基纤维素(Carboxymethyl cellulose,CMC)和甘油(Glycerol,Gly),测量菌株W12生长曲线和固氮酶活性,优化添加剂浓度并制备液体接种剂,对接种剂的有效保存时间进行检测.将接种剂喷洒到玉米叶际,测量其对玉米产量和植株含氮量的影响,并通过低氮培养基进行回收计数.[结果]固氮菌菌株W12的16S rRNA基因序列与变栖克雷伯氏菌(Klebsiella variicola)的相似性高达99％,在培养液中添加CMC和甘油对菌株W12的生长无明显促进和抑制效果,但均提高了固氮酶活性.添加甘油制备的接种剂在盆栽和大田玉米叶面喷施后,在玉米生长末期叶际回收到的W12类似菌分别为4.3× 105 CFU/g叶片和1.7× 105 CFU/g叶片,显著高于未接种的处理;而且大田玉米籽粒、茎部和叶片的含氮量高于不接种的对照处理.经过90 d贮藏后,4℃保存的接种剂剩余活菌数均高于1.0×108 CFU/mL.[结论]羧甲基纤维素和甘油的添加不仅有利于固氮菌液体接种剂在叶片的附着,并能显著提高联合固氮菌菌株W12的固氮酶活性,低温冷藏可保证液体接种剂的有效活菌数;液体接种剂在玉米叶际喷施后,菌株W12能够成功定殖,并显著提高玉米植株和籽粒含氮量.研究结果为固氮菌叶面接种剂的制备和应用,以及实现农业氮肥减施保产的目标提供了借鉴意义.

[背景]禾本科植物中存在着丰富的内生固氮菌资源,可为植物的生长、营养利用、增强抗逆性等起到重要的促进作用.[目的]揭示巨菌草不同生长时期根、茎、叶内生固氮细菌的组成及其变化.[方法]采用高通量测序技术对不同生长时期的巨菌草根、茎、叶内生固氮菌群进行群落分析.[结果]不同生长时期巨菌草根、茎、叶的15个样本分别得到4-6万条有效序列,主要分布在360 bp左右.根部巨菌草内生固氮菌群在成熟期最高,茎部和叶部均为拔节期最高,同一生长时期则为根＞叶＞茎,变化趋势与巨菌草植物样本的固氮酶活性变化趋势一致,其主要的菌群门类为变形菌门(Proteobacteria)和蓝藻菌门(Cyanobacteria),主要核心属为克雷伯氏菌属(Klebsiella)、草螺菌属(Herbaspirillum)和慢生根瘤菌(Bradyrhizobium).整体上看,根、叶部来源的各自微生物菌群组成较为接近,茎部来源的菌群与根部、叶部有交叉,成熟期根部的联合固氮菌群种类和丰度最高.典范对应分析表明各来源样本固氮菌群的组成主要受环境温度影响,其次为湿度和pH.[结论]不同生长时期巨菌草根、茎、叶固氮菌群的组成及丰度存在着较大的差异,本研究可为巨菌草内生固氮菌群资源的开发和利用以及种质资源库的建立提供基础依据.

[背景]长期以来,农业生产上过度施用化学氮肥造成了农田生态环境的破坏,引起土壤板结、次生盐渍化和重金属污染.此外,由于田间大量的氮素流失和淋溶导致水体富营养化和地下水污染,使得农产品硝酸盐含量超标,最终可能通过食物链危及人类的健康.因此,通过合理地开发和利用生物固氮菌,从而减少化学氮肥施用量,对于保护生态环境,促进农业的可持续生产具有十分重要的意义.[目的]对从玉米根部分离得到的联合固氮菌Kosakonia radicincitans GXGL-4A进行Tn5转座突变,从而创制大量的突变体,经筛选后应用于对固氮及其调控的分子机制和氮代谢调控网络解析等研究.[方法]以固氮菌K.radicincitans GXGL-4A为研究对象,通过PCR法克隆得到GXGL-4A菌株的亚硝酸还原酶基因nirBD.通过构建重组质粒pMOD-egfp-tet,并利用电击转化法将转座复合体导入GXGL-4A野生株,进行Tn5转座突变,从而获得大量突变菌株.[结果]筛选到4株亚硝酸盐还原酶活性显著降低的突变株,并克隆了突变株M36突变位点的侧翼序列.[结论]对玉米联合固氮菌K.radicincitans GXGL-4A进行Tn5转座突变是可行的,初步建立了该菌株稳定有效的插入突变技术体系.

介绍了共生菌固氮涉及的动物和微生物类群、动物共生菌固氮的性质和机理.应用乙炔还原法和固氮酶基因检测等研究表明,所涉及的动物有7门13纲23目50科99属174种.动物肠道具有丰富的微生境,供不同生理需求的固氮菌生长发育,所蕴含的共生固氮菌类群也十分丰富,涵盖植物共生固氮菌、植物内生固氮菌、植物根际固氮菌、自生固氮菌等生态类型.一般认为动物共生固氮菌来源于环境,其性质属于联合共生固氮.动物共生固氮菌一般与其他共生生物形成复合体,以满足固氮过程中对电子和质子供体、能量供给、固氮酶活性保护以及氨阻遏解除等方面的需求.动物共生菌固氮产物氨的同化也需要多种共生物的协同作用,可能通过谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶等途径.总体上,食物氮、非蛋白氮和共生菌固氮相互协调,形成营养和解毒的代谢网络,共同维持动物体内氮素营养的动态平衡,并对未来研究提出展望.

[背景]生产上过高的氮肥投入是我国农业可持续发展的重要限制因子之一.利用生物固氮是减少氮肥施用量最为有效的途径,植物内生固氮菌资源的挖掘和利用对我国农业可持续发展具有重要实践意义.[目的]筛选高效甘蔗内生固氮菌,并对其联合固氮效率及促生长功能进行评价.[方法]从广西甘蔗茎基部组织分离筛选到一株内生固氮菌株NN08200,利用乙炔还原法测定固氮酶活性,通过菌落PCR扩增nifH基因确定菌株为固氮菌;通过菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog细菌鉴定系统和16S rRNA基因序列分析确定该菌株的分类;采用盆栽接种测定菌株对甘蔗的实际促生长作用,并利用15N同位素稀释法测定其相对固氮效率.[结果]菌株NN08200的固氮酶活性达到2 445 nmol C2H4/(h·mL),菌株的nifH基因长度为339 bp,与甘蔗内生固氮醋酸杆菌Gluconacetobacter diazotrophicus PAL5菌株的nifH相似性达99％;根据菌株培养性状和菌体形态观察、Biolog细菌鉴定系统和16S rRNA基因序列分析结果,菌株NN08200属于泛菌属(Pantoea sp.)细菌;盆栽接种菌株NN08200能显著提高甘蔗幼苗的株高和干重,15N同位素分析结果表明接种该菌株甘蔗植株的根、茎和叶从空气中获得氮素的百分率分别为7.49％、15.02％和10.79％,其联合固氮效率显著优于甘蔗内生固氮模式菌株G.diazotrophicus PAL5,利用后者接种的甘蔗根、茎和叶从空气中获得氮的百分率分别为3.53％、9.44％和4.87％.[结论]菌株Pantoea sp.NN08200是高效甘蔗内生固氮菌,其固氮促生长效果明显高于G.diazotrophicus PAL5菌株,可望研发成为优良固氮微生物肥料生产菌种,并可进一步用于甘蔗联合固氮菌作用机理的相关研究.

在自然界中,某些原核微生物通过自身编码的固氮酶系统在常温常压下将空气中的氮素转化为铵,这一过程被称为生物固氮.据联合国粮农组织统计,地球上结合态氮总量有 70％ 来源于生物固氮,每年全球微生物固定的氮素量可达 2 亿吨,约占全球作物需氮量的 3/4,相当于工业生产氮肥的3 倍多.通过生物固氮为农作物提供氮源、提高产量、降低化肥用量、减少生产成本,是最节能、环保、生态友好的氮素供应方式.

在巴西,某些甘蔗品种能通过生物固氮获得生长所需氮素.对甘蔗根际固氮菌和内生固氮菌的研究曾引领了非豆科植物联合固氮的研究.内生固氮菌Gluconacetobacter diazotrophicus表现出很多特性,与Herbaspirillum seropedicae、H.rubrisubalbicans、Nitrospirillum amazonense和Paraburkholderia tropica组成的固氮菌剂能联合甘蔗固氮并促进甘蔗生长.近年来的研究发现分类上属于Bradyrhizobium和Rhizobium等属的根瘤菌在与甘蔗联合的核心固氮菌群之中,以不结瘤的方式在甘蔗体内活跃地表达固氮酶基因.综述了这些甘蔗联合固氮菌的特色研究并探讨优化甘蔗联合固氮的策略.

[背景]泓森槐为豆科刺槐属的速生型落叶乔木,生长快,营养需求多.目前对于泓森槐内生固氮细菌的研究鲜有报道.[目的]研究泓森槐可培养内生固氮细菌的多样性及潜在促生长特性.[方法]从表面消毒的泓森槐根、茎、叶及根瘤中进行内生固氮细菌的分离纯化,采用IS-PCR指纹图谱技术将分离得到的菌株进行聚类,对各类群代表菌株进行16S rRNA基因系统发育分析、生理生化试验、固氮酶活性测定、促生长特性试验.[结果]从泓森槐中分离出56株细菌,聚为10个类群,分别为Paenibacillus sabinae、Klebsiella michiganensis、Kosakonia radicincitans、 Kosakonia pseudosacchari、Mesorhizobium erdmanii、Mesorhizobium huakuii、Mesorhizobium silamurunense、Pseudomonas geniculata、Burkholderia territorii和Devosia riboflavina,其中5个类群为联合固氮菌、3个类群为共生固氮菌、2个类群为非固氮菌,表明泓森槐组织内生固氮细菌具有丰富的多样性.促生特性试验表明7个类群具溶磷能力、6个类群具解钾能力、6个类群具有产生长素能力、6个类群具产铁载体能力、2个类群具有产蛋白酶能力.[结论]泓森槐组织内生固氮细菌具有遗传多样性与促生长特性,其在农业微生物菌肥开发利用方面具有潜在价值.