为促进木麻黄生长并解决根际土壤微生物群落结构和功能异常问题,本研究从木麻黄根瘤中筛选出具备固氮(N)、产细胞壁降解酶(蛋白酶和纤维素酶)、产生长素(IAA)、产铁载体、产氨气(NH3)、溶解磷酸盐等多种功能的8株菌株,其中LB08、LB 18、LB 19、LB42、LB46、LB63和LB69为类芽孢杆菌,LQ10为布鲁氏菌.菌液浸种试验显示:8株菌株均对木麻黄幼苗生长具有促进效果,其中菌株LB69显著提高了木麻黄种子萌发率和幼苗活力,增幅分别达19.7％和28.3％;菌株LQ10显著提升了根长和根系活力,增幅分别为48.2％和334.4％;菌株LB18和LB42分别对初期芽长和生物量积累具有最显著的促进效果,增长率分别为22.4％和32.8％.此外,浸种后幼苗多酚氧化酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶等的同工酶谱条带数增多,个别条带增强,酶亚型多样性增加,抗逆能力增强.综上,本文所述8株菌株的添加对植物生长及抗氧化酶活性具有促进效果,有成为生物肥料的潜力.

为获得能够把难溶性磷转化为可溶性磷的解磷微生物,从茅台酒厂种植地的土壤中分离筛选出两株具有解磷能力的菌株,并对这两株菌株进行分子生物学鉴定及解磷性能分析,测定其发酵液中的有机酸,初步探究解磷机理和在酒糟中的生长能力.结果表明,筛选的P1 和P2 菌株分别为路氏肠杆菌(Enterobacter ludwi-gii)和分散泛菌(Pantoea dispersa).P1 和 P2 单菌培养的难溶磷降解率分别在第 10 天和第 1 天达到最高9.62%和7.56%,P1 和P2 混菌(P3)培养难溶磷的降解率在第2 天达到最大为18.83%.不同条件下菌株对难溶磷的降解率有一定影响,其中 40℃混菌培养在第 6 天高达 33.82%.P1 主要产乙酸,高达 4 103.65 mg/L,P2 主要产乙酸和琥珀酸,混菌培养主要产乙酸,其次是草酸.两株菌在酒糟中具有较强的生长能力,为解磷功能菌株制备酒糟生物有机肥提供一定的参考.

目的 筛选具有降解胆固醇功能和良好生物学特性的乳酸菌.方法 以胆固醇为唯一碳源的基础盐培养基从健康人体粪便中筛选具有降解胆固醇功能的乳酸菌,采用16S rRNA基因测序分析确定菌株种属,对其耐酸、耐胆盐、耐过氧化氢、发酵上清液抑菌活性、肠上皮细胞黏附及胆固醇清除能力等生物学特性进行系统评价,并选用综合性能良好植物乳植杆菌进行动物实验,探究其体内的降胆固醇功能.结果 经16S rRNA基因测序分析,获得5株具有降胆固醇功能的植物乳植杆菌,对其生物学特性进行评测,发现5株菌均具有良好的耐酸耐胆盐耐过氧化氢能力,在pH 3.0的酸性条件下处理6 h,活菌数与初始菌量保持在同一数量级;3.0g/L胆盐的条件下处理6h,其活菌数保持在106CFU/mL;1.0 mmol/L过氧化氢条件下处理6h,活菌数显著增加.MRS发酵上清液对5种常见的食源性致病菌都有不同程度的拮抗作用,其抑菌圈直径均大于8.5 mm;具有良好的肠上皮黏附特性,对Caco-2细胞的黏附率均大于25％;胆固醇清除能力差异较大,其中植物乳植杆菌GLPL03和GLPL04的清除能力较强,达到59％和53％.综合菌株性能,选用植物乳植杆菌GLPL03和GLPL04进行为期12周的动物实验,发现植物乳植杆菌GLPL03和GLPL04能够显著降低小鼠血清总胆固醇和总甘油三脂水平,缓解小鼠高胆固醇血症的发展.结论 健康人体来源的5株植物乳植杆菌具有良好的生物学特性,可作为益生菌进行深入研究.

目的 分析不同毒力幽门螺杆菌体外感染的人胃黏膜上皮细胞(GES-1)的全蛋白表达,以探究菌株毒力相关的致病机制及发现相关蛋白标志物.方法 通过体外细胞感染实验对35株不同临床疾病分离来源的幽门螺杆菌进行毒力测定,筛选出高毒力和低毒力幽门螺杆菌各5株与GES-1贴壁细胞共培养24 h,对感染后的细胞采用超高分辨液质联用系统及非标定量技术进行差异蛋白组学分析.结果 高毒力组有361个差异表达的蛋白,与空白对照组间的差异蛋白在数量和差异倍数上均高于低毒力组.筛选出18个潜在的毒力相关标志蛋白.高毒力菌株对GES-1细胞的影响主要发生在细胞核、细胞质、线粒体及核糖体中,功能主要涉及细胞凋亡、细胞增殖、细胞衰变、细胞黏附、氨基酸代谢、RNA降解、蛋白质加工、氧化磷酸化、三磷酸腺苷合成及代谢、呼吸链电子转移及活性氧化学致癌通路.综合生信分析显示,高毒力幽门螺杆菌可通过刺激胃黏膜上皮细胞内源性超氧阴离子自由基(O2·-)增加导致胞内H2O2累积,从而造成细胞损伤及活性氧(ROS)增多,进而增加胃癌的发病风险.结论 本研究从全蛋白表达层面揭示了幽门螺杆菌毒力相关分子因素,为幽门螺杆菌毒力甄别方法构建提供了分子标识,并为揭示幽门螺杆菌致病机制提供了分子线索.

爪哇虫草菌是广谱性虫生真菌,具有防治膜翅目社会性昆虫红火蚁Solenopsis invicta的生防潜能.为探究蚁巢弃尸堆中携菌虫体在侵染循环链的关键作用,探讨腐生条件下爪哇虫草Cordyceps javanica响应寄主的分子致病机制,本研究通过向培养基添加冷冻干燥的虫尸粉进行诱导,对诱导前后的菌丝孢子混合体进行转录组测序分析.结果表明,与纯培养条件相比,菌株经虫尸粉诱导后发掘新基因1912个,有379个得到功能注释.显著差异表达基因有242个,上调表达基因111个,下调表达基因131个;GO富集分析表明,生物学过程的代谢过程和细胞过程、细胞组分的细胞结构体及分子功能中参与催化活性和结合相关的基因可能在爪哇虫草响应寄主过程中发挥了重要作用;KEGG分类和富集分析表明,代谢过程分类的色氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解、糖酵解/糖原异生和乙醛酸和二羧酸酯代谢,遗传信息过程分类的碱基切除修复和内质网的蛋白质加工,环境信息过程分类的ABC转运蛋白和丝裂原活化蛋白激酶信号通路,细胞过程分类的自噬和过氧物酶体通路是爪哇虫草的主要代谢途径.随机筛选8个差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证,这些基因的表达模式与转录组数据分析结果基本一致.本研究结果表明,爪哇虫草在适应腐生环境过程中与氨基酸代谢和能量代谢相关的基因活跃,这可能是其在垂直和水平扩散过程中需维持侵染力,为自身提供营养并转化为能量和中间产物等物质所致.

[目的]微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)在去除污染物的同时产出电能,是一种颇有前景的生态修复手段.构建真菌强化MFC装置,比较电动力(EK)、真菌、MFC修复除草剂污染土壤效果及优缺点,探索MFC在有机污染物修复中的应用潜力.[方法]设计了一种添加真菌进行生物强化的MFC,并用EK、真菌、MFC三种方法修复两种除草剂污染的灭菌土壤.经筛选和驯化的疣孢漆斑菌和踝节菌菌株用于后两种方法,研究真菌强化对MFC去除除草剂的影响.测量土壤pH、电导率、除草剂去除率,MFC产电性能,用气相色谱-质谱鉴定两种除草剂的降解产物.[结果]EK修复中,添加模拟电解液、碳纤维条、加电 10 V的处理组 7 d后氯氟吡啶酯(F)和高效氟吡甲禾灵(H)去除率分别为 71%和 38%.真菌、MFC处理F的最大去除率达到 100%.对比踝节菌,疣孢漆斑菌对两种除草剂的降解性能更好,疣孢漆斑菌、踝节菌单菌构建的MFC对H的去除率分别为62.5%和 24.1%.F降解产物为氟氯吡啶酸,H降解产物为乙酸大茴香酯,推测了降解路径和降解动力学.三种方法降解F以及EK降解H均符合动力学一级反应,而真菌和MFC降解H符合二级反应.[结论]对比EK、真菌修复,MFC修复效果更好,该方法可以较快地修复土壤又无需额外供电,是一种经济有效的自持式修复策略.

为挖掘降解氯霉素的微生物菌种资源,从处理氯霉素废水的生物接触氧化反应器内活性污泥中分离筛选得到1株氯霉素降解菌CC18,通过形态观察、生理生化特征、16S rRNA基因序列分析,鉴定菌株CC18归属于墨西哥假黄单胞菌(Pseudoxanthomonas mexicana).菌株CC18降解氯霉素的最佳条件:接种量4％、pH值为7、培养温度28 ℃,24 h后其对20 mg/L氯霉素的降解率为22.9％.响应面试验结果表明,当接种量为3.6％,pH值为7.6,温度为30 ℃时,24 h后菌株CC18对20 mg/L氯霉素的降解率为30.6％.研究发现,墨西哥假黄单胞菌具有降解氯霉素的能力,不仅丰富了氯霉素降解菌库,也为环境中氯霉素污染的微生物强化处理提供了理论基础.

[背景]扎布耶湖位于青藏高原地区,是以水体中富含高浓度CO32-、HCO3-和Na+为显著特性的盐碱湖,因其地理位置高寒、高海拔,人迹罕至,涉及该盐湖微生物的研究相对较少.[目的]系统探究湖水中细菌多样性和菌种资源等,发掘可利用的潜在菌种.[方法]采用Illumina测序 16S rRNA基因V3-V4 区分析扎布耶湖细菌的群落结构组成、物种多样性特征;采用纯培养筛选分离可培养细菌,明确分离菌株分类学地位、生长特性及产酸能力,同时测定分离菌株四氢嘧啶(ectoine)、吲哚乙酸(3-indoleacetic acid,IAA)和胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的积聚量.[结果]Illumina测序明确分类地位的细菌有 21 门 44 纲 86 目 583 属,其中优势门类群是变形菌门(Proteobacteria,25.11%-67.60%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,4.84%-35.02%)和厚壁菌门(Firmicutes,1.24%-11.01%),优势属类群是克雷伯氏菌属(Klebsiella,0.01%-9.53%)、盐单胞菌属(Halomonas,0.54%-8.75%)、芽单胞菌属(Gemmatimonas,2.39%-6.00%)和腈基降解菌属(Nitriliruptor,1.27%-6.26%).纯培养法筛选获得嗜盐碱菌 38 株,其中芽孢杆菌属(Bacillus)23 株(60.53%)和盐单胞菌属(Halomonas)10 株(26.32%),菌株均具有耐盐碱和产酸能力(19.80%-29.68%).大多数菌株能积聚四氢嘧啶、IAA和EPS,产量范围分别为 1.36-175.59、0.27-8.69和 0.02-0.22 g/g.[结论]扎布耶湖细菌群落结构与其他地区盐碱湖相似,但存在大量未明确分类学地位的细菌,分离菌株多具有耐盐碱及产酸特性.此外,还发现 4 株高效生产四氢嘧啶、3 株生产吲哚乙酸和 3 株生产胞外聚合物的潜力菌株,为扎布耶盐湖微生物资源的开发利用奠定了基础.

纤维素是由 β-1,4 糖苷键链接而成的葡萄糖单体聚合物,广泛分布于自然界,是一类易获取且廉价的可再生资源.自然界含纤维素材料的利用和处理是目前亟待解决的问题,筛选产纤维素酶的优良菌株并实现纤维素的有效利用具有重要意义.利用纤维素酶降解纤维素是绿色、高效和可持续的利用方式,广泛应用于工业和农业领域(养殖、能源、纺织等).因此,实现高效低成本的纤维素酶生产成为研究和发展的目标.木霉属真菌是重要的纤维素酶产生菌,具有产酶量大、酶系全和酶活性高等优点,分泌的胞外酶易于工业生产中的分离提纯.本研究以课题组前期积累和保存的25种木霉150个菌株为材料,通过刚果红平板法筛选、滤纸酶活测定和天然纤维素降解等测试,筛选出 14 株产纤维素酶能力较强的菌株(优于对照菌株里氏木霉QM9414),从中选取 3 株进行最佳产酶条件探索,如接种量、吐温80添加量、发酵培养基pH值等.初步测试结果表明,贵州木霉菌株8705在20℃条件下、摇瓶发酵9 d、在优化后的发酵培养基中产酶效果最佳,其上清液酶活可达到6.63 IU/mL.通过优化发酵温度、发酵时间和培养基成分配比等发酵条件,为资源利用打下物质基础并提供理论依据.

目的 选取3种海洋赤潮甲藻为研究对象,从广西涠洲岛海域来源细菌中筛选出高效溶藻的菌株,研究菌株的溶藻效果和初步作用机制,为开展赤潮的防治工作奠定基础.方法 采用细菌发酵液与甲藻共培养来测定菌株的溶藻活性,检测藻细胞中丙二醛和抗氧化相关酶系统的响应规律,分析甲藻胞外溶解性有机物组成,并通过KEGG和CAZy数据库预测目标菌株合成溶藻物质的能力.结果 从24株细菌中筛选到15株对至少一种甲藻表现出溶藻活性的菌株,总阳性率为62.5％,菌株M026对3种甲藻均表现出显著的溶藻效果.添加10％的M026发酵无菌滤液,共培养3d后,3种甲藻细胞死亡率均高达95.0％.生理生化响应表明,在M026发酵无菌滤液胁迫下,甲藻细胞膜脂过氧化损伤严重,3种抗氧化相关酶(SOD、CAT和APX)活性先增加后下降,且三维荧光光谱检测到藻细胞内溶产物为类富里酸和类蛋白类物质.通过全基因组分析,菌株M026含有溶藻活性的次级代谢产物生物合成基因,及多种降解植物细胞壁的酶.结论 菌株M026可作为微生物溶藻菌剂的候选菌株.