
2025, 52(9):3911-3922. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250008 CSTR: 32113.14.j.MC.250008
摘要:磷酸盐结合环核苷三磷酸水解酶(phosphate-binding loop nucleoside triphosphate hydrolase, P-loop NTPase)是一类广泛存在于生物中的保守蛋白,其核心特征是含有保守的P-loop基序,负责结合和水解ATP或GTP。GPN环GTP酶家族(以下简称GPN家族)是一类新发现的具有水解GTP活性的P-loop NTP酶亚家族,其核心特征为保守的甘氨酸-脯氨酸-天冬酰胺(glycine-proline-asparagine, GPN)基序。在真核生物中,GPN家族包含Gpn1、Gpn2和Gpn3三个成员,其中酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为经典模式生物,其Npa3 (即Gpn1)的功能研究最为深入,而Gpn2 (Yor262W)与Gpn3 (Ybr016W)的同源蛋白同样存在于酵母基因组中。GPN环结构域在进化中高度保守且为必需基因,尤其在RNA聚合酶Ⅱ (RNA polymerase Ⅱ, RNAP Ⅱ)的组装与核运输中发挥关键作用。本文聚焦酿酒酵母模型,系统综述了GPN家族蛋白的结构特征及其通过调控RNAP Ⅱ组装影响转录的分子机制,并探讨了该家族在癌症发生中的潜在作用,为真核生物转录调控网络的解析提供了理论参考,也为相关疾病的治疗靶点开发提供了新思路。
2025, 52(9):3923-3936. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241132 CSTR: 32113.14.j.MC.241132
摘要:土壤盐渍化是当前干旱和半干旱地区面临的严重问题之一,其抑制植物生长发育,降低作物产量。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)真菌是土壤中一类有益微生物,能帮助植物缓解盐胁迫带来的危害,提高植物耐盐性。本文主要从盐胁迫对植物的危害、盐胁迫下AM真菌对植物生长发育的影响、AM真菌提高植物耐盐性作用机制几个方面进行综述,并对未来研究方向提出展望,为微生物增强植物耐盐性及其在盐渍化土壤的改良利用上提供了新思路。
2025, 52(9):3937-3951. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241128 CSTR: 32113.14.j.MC.241128
摘要:煤炭是我国主要的能源物质之一,然而煤炭资源的开发会对煤矿区造成严重的生态环境问题。随着环境保护意识的提高,煤矿区生态恢复已成为环境生态领域的研究热点。微生物是土壤生态环境的重要组成部分,对煤矿受损生态区碳、氮、磷、硫等元素的生物化学循环和污染物治理等方面具有重要意义。本文综合梳理了微生物在煤矿区生态修复中的作用机理,重点阐述了微生物在重金属污染控制和场地基质改良中的作用。通过微生物在煤矿区生态修复中的实践应用,分析微生物用于煤矿受损生态区修复所存在的问题并展望未来的研究方向。
2025, 52(9):3952-3966. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241190 CSTR: 32113.14.j.MC.241190
摘要:背景 糖多孢菌属(Saccharopolyspora)是一类重要的稀有放线菌资源,菌株BM8-3分离自马里亚纳海沟沉积物,具有较强的耐盐特性和病原菌拮抗活性。目前尚无对深海来源糖多孢菌的功能基因、基因组学分析以及代谢产物合成的相关研究。目的 分析Saccharopolyspora sp. BM8-3的基因组序列和代谢功能基因,评估次级代谢合成潜力,为深入揭示其深海极端环境适应机制和挖掘新颖次级代谢产物基因资源奠定基础。方法 利用PacBio平台对菌株BM8-3进行全基因组测序,使用SMRT Link 5.0.1对测序数据进行基因组组装,并通过蛋白质直系同源簇(cluster of orthologous groups of proteins, COG)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)等数据库进行基因预测及功能注释。结果 菌株BM8-3基因组全长6 344 421 bp,G+C含量为72.5%,共注释到5 620个基因、51个tRNA基因和12个rRNA基因。分别有4 137、2 677个基因在COG、KEGG数据库中提取到注释信息。基因组分析表明,该菌基因组中富含与渗透压、高静水压适应相关的基因,包括海藻糖(otsAB)、甘氨酸甜菜碱(betAB)、四氢嘧啶(ectABCD)、二甲基甘氨酸和肌氨酸(gsmt-sdmt)等相容溶质合成和转运基因,以及与钠钾离子运输系统(如钠离子/质子逆向转运蛋白Mrp)和有机溶质运输通道(如MscL)相关的基因;同时基因组中还注释到了与冷适应相关的基因包括冷休克蛋白编码基因cspA、GroEL-GroES分子伴侣蛋白的编码基因和多种参与不饱和脂肪酸代谢的编码基因(如desC、fabF);此外,KEGG注释结果显示菌株BM8-3具有完整的牛磺酸转运和代谢的TauABCD途径以及硫胺素回收途径(thiamine salvage pathway);基因组中还预测到24个次级代谢产物合成基因簇,50%以上与已知化合物合成基因簇相似度低于60%,说明该菌株可能具备合成多种新颖次级代谢产物的能力。结论 本研究分析了菌株BM8-3的全基因组信息,揭示了菌株的代谢多样性及其在极端环境中的适应能力,为深海放线菌的环境适应策略及其在硫循环中的生态功能提供了重要参考。
2025, 52(9):3967-3980. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241201 CSTR: 32113.14.j.MC.241201
摘要:背景 近年来,抗生素对自然水体的影响日益严重。由于抗生素具有杀菌性,会对活性污泥的沉降、絮凝性能以及微生物的群落结构产生影响,进而影响污染物的去除效果。目的 筛选1株同步去除氮磷的反硝化聚磷菌,探究其在土霉素胁迫下的生长情况并优化反应参数,制备微生物菌剂。方法 在土霉素胁迫条件下,从课题组长期培养驯化的反硝化聚磷系统中分离、筛选并纯化1株反硝化聚磷菌。运用16S rRNA基因序列及其生理生化特性的综合分析对菌株进行鉴定。同时,运用单因素与响应曲面法相结合研究了该菌的脱氮除磷能力,并采用发酵法制备微生物菌剂。结果 筛选出1株菌株P8,鉴定为成都肠杆菌(Enterobacter chengduensis)。对其脱氮除磷条件进行了优化,菌株P8在乙酸钠为碳源,浓度为3.32 g/L、pH 7.0、初始磷含量10 mg/L和30 ℃的条件下,对总磷和硝态氮的去除率可达69.6%和96.7%。菌剂载体选择麦麸混合玉米粉,质量比为8:2,菌剂在接种量为20 mL时效果最好。结论 筛选出1株能同步去除氮磷的菌株E. chengduensis P8,在土霉素胁迫下生长良好,为土霉素污染环境的微生物修复提供了种质资源和科学依据。
2025, 52(9):3981-4001. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241094 CSTR: 32113.14.j.MC.241094
摘要:背景 在泥炭资源不断减少的背景下,开发可替代泥炭的基质研究对于可持续基质栽培具有重要意义。目的 利用扩增子测序分析餐厨固废发酵物料不同比例复配基质种植草莓的根际细菌群落结构和功能特征,为草莓新型栽培基质的开发提供科学依据。方法 实验以泥炭、珍珠岩和蛭石作为复配基质原料,添加餐厨固废发酵物料比例为0%、10%、20%、30%、40%和50%,设置ASS1-ASS5为5个处理组,ASS0为对照组,分析不同处理组细菌群落结构和功能特征。结果 相较于ASS0对照组,处理组的草莓根际栽培基质电导率(electrical conductivity, EC)、有机质(organic matter, OM)、碱解氮(available nitrogen, AN)、有效磷(available phosphorus, AP)和速效钾(available potassium, AK)显著升高(P < 0.05),ASS3和ASS2处理的草莓植株生长性状、单株产量、单果重、可溶性糖和维生素C (vitamin C, VC)含量相对较高。根际主要优势菌门变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度除ASS4处理外均呈增加趋势,放线菌门(Actinomycetota)和未知菌类群的相对丰度呈减小趋势。主要优势菌属假单胞菌属(Pseudomonas)、赫奇氏菌属(Hirschia)和柄杆菌属(Caulobacter)的相对丰度呈增加趋势。随餐厨固废发酵物料复配比例升高,草莓根际细菌群落α多样性降低。MetaStats分析显示海怪杆菌属(Ketobacter)、栖盐田菌属(Salinicola)、异普雷沃菌属(Alloprevotella)、假单胞菌属(Pseudomonas)在不同处理根际中极显著(P < 0.01)富集。Mantel分析显示pH、EC、OM和AK是驱动根际细菌群落结构变化的主要影响因子。Spearman相关分析表明根际细菌对草莓农艺性状的影响存在差异,呈现全面促生、光合驱动、构型调控、生长抑制、产量提升、酸糖协同等功能特性。赫奇氏菌属具有全面促生和提升草莓产量与品质的作用,是草莓潜在的有益菌资源。未注释菌属具有资源发掘价值。Tax4Fun功能预测分析表明不同处理草莓根际细菌群落功能差异显著,随餐厨固废发酵物料的增加,新陈代谢基因普遍下调,未知功能基因丰度上调,草莓病害风险增加。ASS3和ASS2处理在生长性状、产量和品质关键指标方面效果较佳,即餐厨固废发酵物料为20%-30%的基质配方具有一定的应用前景,草莓栽培基质复配餐厨固废发酵物料应以适当的比例,否则会影响微生物活性和草莓农艺性状。结论 草莓根际细菌群落结构和功能的相关信息对开发新型栽培基质具有重要参考价值。
2025, 52(9):4002-4012. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250037 CSTR: 32113.14.j.MC.250037
摘要:背景 染料脱色过氧化物酶(dye-decolorizing peroxidases, DyPs)是血红素过氧化物酶家族成员,其活性依赖于非共价结合的血红素辅因子,能够降解多种有毒有害的染料,是一种具备广阔应用前景的生物催化剂。然而,在重组DyPs生产中,酶蛋白与血红素的结合效率低,制约了酶的催化活性。目的 提高血红素与脱辅基蛋白的结合,通过结构信息分析和分子对接,理性选取突变位点,提高酶活性。方法 以源于约氏红球菌(Rhodococcus jostii) RHA1的RhDyPB为对象进行虚拟饱和突变,获得能够结合更多血红素辅因子的高催化活性变体E156K,分析其酶学性质与动力学参数,评估RhDyPB和E156K与血红素的结合能力。结果 E156K与血红素结合量为14.14 nmol/mg,比酶活为19.5 U/mg,较原始RhDyPB分别增加了57.5%、56.0%,表明该变体具备更强结合血红素的能力,对酶催化活性产生了积极影响,而酶的最适反应pH和温度并无显著改变。最终通过发酵优化,进一步提升了E156K的催化活性,相较未优化条件提升50.3%。结论 本研究基于脱辅基蛋白与辅因子结合的理性设计提高了RhDyPB的催化效率,为DyPs的分子改造及工业应用提供了依据。
2025, 52(9):4013-4024. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241199 CSTR: 32113.14.j.MC.241199
摘要:背景 嗜铁素是一种能特异性螯合三价铁离子的小分子,不仅能维持细菌胞内外铁离子平衡,还可通过竞争、抗生作用抑制病原菌。目的 贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) B9601-Y2 (Y2)的嗜铁素基因的功能尚不清楚,因此我们构建儿茶酚铁载体dhbA突变体,研究其对Y2的表型、拮抗玉米大斑病菌大斑病凸脐蠕孢(Exserohilum turcicum)能力的影响,为菌株Y2的生物膜形成及生防活性调控提供新的理论依据。方法 通过敲除儿茶酚铁载体生物合成基因簇基因成员dhbA,观测突变体的菌落表型、生长曲线、群集运动性能及生物膜形成能力;采用Chrome azurol S (CAS)嗜铁素检测液定量测定野生型和ΔdhbA突变体的嗜铁素相对产量;应用平板对峙和离体接种法,探究野生型和ΔdhbA突变体抑制玉米大斑病菌菌落生长能力的差异。结果 敲除菌株Y2的儿茶酚铁载体生物合成基因簇成员基因dhbA后,其菌落颜色明显变白,群集能力下降了51.9%,生物膜形成能力下降了19.5%,嗜铁素产量下降了93.5%,菌体细胞及其脂肽类粗提物对玉米大斑病菌的抑菌带宽度分别下降了31.9%、42.5%,对玉米大斑病菌侵染玉米离体叶片的防效也显著下降了75%。结论 dhbA是菌株Y2发挥生防功能不可或缺的基因之一,其缺失对菌株Y2的正常生长、群集能力、生物膜形成、嗜铁素合成和抑菌活性都造成了负面的影响。
2025, 52(9):4025-4037. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250023 CSTR: 32113.14.j.MC.250023
摘要:背景 副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus, Vp)是一种重要的人兽共患病病原菌,能够引发食源性肠胃炎。Ⅲ型分泌系统(type Ⅲ secretion systems, T3SS)是一种复杂的纳米机器,能够将效应蛋白递送至真核细胞。副溶血弧菌有2套Ⅲ型分泌系统(T3SS1和T3SS2),其中VopD作为T3SS1的易位子,参与效应蛋白的递送,然而VopD的具体生物学功能尚未阐明。目的 进一步探讨VopD在副溶血弧菌致病机制中的作用,并系统评估对副溶血弧菌生物学特性的影响。方法 以POR-3为基础菌株,通过同源重组法构建vopD基因缺失株与回补株,明确vopD缺失对副溶血弧菌生长能力、生物被膜形成能力、溶血活性以及细胞黏附能力的影响;同时,检测vopD缺失及回补株对HeLa细胞的毒性作用,并通过制备多克隆抗体检测VopD蛋白的分泌情况。结果 vopD基因的缺失对副溶血弧菌的生长能力无显著影响,但显著降低了其生物被膜形成能力、溶血活性以及细胞黏附能力。相较于菌株POR-3,vopD基因缺失株对HeLa细胞的毒性作用在感染后60、90、120 min均显著下降,而回补株的毒性恢复至野生株水平;通过构建原核表达载体,诱导表达并纯化VopD蛋白,免疫小鼠制备多克隆抗体,免疫印迹分析显示在vopD缺失株和T3SS1功能缺失株POR-2中未检测到分泌的VopD蛋白,并且菌株POR-3、RIMD 2210633以及vopD回补株中成功检测到VopD蛋白分泌,表明VopD蛋白由T3SS1分泌。结论 vopD基因参与调控副溶血弧菌生物被膜形成、溶血活性和细胞黏附功能,同时影响副溶血弧菌对HeLa细胞的毒性作用,制备的多克隆抗体可有效检测细菌中VopD的分泌与表达。
2025, 52(9):4038-4054. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241195 CSTR: 32113.14.j.MC.241195
摘要:背景 盐胁迫下部分植物根际微生物可促进农作物生长。目的 从甘肃省兰州市和景泰县盐碱地植物根际中分离筛选耐盐菌株,测定植物促生特性。方法 通过耐盐能力、生理生化特征和16S rRNA基因测序对菌株H3和S10进行菌种鉴定;在150 mmol/L NaCl胁迫下检测2株菌对小麦(Triticum aestivum)幼苗的促生作用。结果 菌株H3和S10对NaCl耐受性分别为11%和21%,2株菌具有固氮、溶磷、解钾、产铁载体和吲哚-3-乙酸的促生效果,经鉴定菌株H3为欧文氏菌(Erwinia sp.),菌株S10为克锡勒氏菌(Kushneria sp.)。在正常条件和盐胁迫下,复合接种比单独接种更能显著促进小麦幼苗生长,也能更好地增加小麦可溶性物质积累以及提高抗氧化酶系统活性,更有利于缓解盐胁迫对小麦幼苗的不利影响。结论 单独接种和复合接种均能显著提高小麦耐盐性,并且复合接种的效果优于单独接种。
2025, 52(9):4055-4065. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241172 CSTR: 32113.14.j.MC.241172
摘要:背景 燕麦内脐蠕孢菌(Drechslera avenacea)是燕麦叶斑病的主要病原物,该菌产孢量不足严重影响了对燕麦与其互作的研究进度。目的 筛选出燕麦内脐蠕孢菌生长和产孢的最适培养基和培养条件,为该菌引起的燕麦叶斑病的相关研究及防治提供基础。方法 对内脐蠕孢菌的最适培养基、碳源、氮源及其在V8培养基上不同温度、pH、紫外照射时间下的产孢量进行了研究。结果 3株菌在不同培养基、碳氮源、温度、pH值、紫外线照射时间等条件下的菌落生长、产孢量呈现分化现象。经过12 d培养,菌株hsbzb和菌株plpjg以麦芽糖为碳源,菌落直径均在69 mm以上;以蛋白胨为氮源,菌落直径均在77 mm以上;菌株dttz以麦芽糖为最适碳源,菌落直径达38.22 mm,以蛋白胨为氮源,菌落直径为38.52 mm。3株菌在V8培养基上生长4周后,产孢量和菌落直径在温度上表现具一致性,其最适温度为25 ℃;偏酸条件(pH 4.5)有利于其产孢,反之则不利于其生长;紫外照射能够在短时间内使内脐蠕孢菌产孢,照射时间以8 h为最佳,并且可诱导不产孢的内脐蠕孢菌菌株dttz产孢。结论 本研究明确了燕麦内脐蠕孢菌的最适生长与产孢条件,为高效获取病原菌孢子、深化宿主-病原菌互作研究及燕麦叶斑病综合防治策略制定提供了关键技术支撑。
2025, 52(9):4066-4077. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250038 CSTR: 32113.14.j.MC.250038
摘要:背景 石榴干腐病是影响石榴生产最严重的病害之一,近年来在陕西频发,并且呈逐年加重趋势。目的 明确引起陕西石榴干腐病的病原菌,并分析其药物敏感性。方法 采用涂布平板法从病果中分离病原菌,通过形态学特征及多基因联合分子生物学方法进行鉴定,测定了2株病原菌在不同培养条件下的生长情况及其对常用杀菌剂的敏感性。结果 从石榴干腐病病果中分离出2株病原菌ZGA1和ZB2,经形态学和分子生物学分析,分别鉴定为石榴垫壳孢(Coniella granati)和葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea),致病性检测表明这2株病原菌均可引起果实病变。菌株ZGA1的最适生长条件为温度25 ℃、湿度60%、马铃薯葡萄糖琼脂培养基;菌株ZB2的最适生长条件为温度30 ℃、湿度60%、马铃薯葡萄糖琼脂培养基;并且2株菌的生长与光照条件呈正相关。室内毒力测定结果表明,2株病原菌对苯醚甲环唑和百菌清均表现出较强的敏感性,对多菌灵表现出较强的抗性。结论 本研究发现石榴垫壳孢和葡萄座腔菌均可引起陕西石榴干腐病,为石榴干腐病的有效防控提供了理论指导。
2025, 52(9):4078-4093. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250015 CSTR: 32113.14.j.MC.250015
摘要:背景 山西省临汾市尧都区地处晋南旱作农业核心区,近年来秸秆还田比例持续提升,但受褐土黏化板结的特性制约,存在秸秆腐解速率慢问题,秸秆腐熟剂通过强化微生物代谢功能有效提升腐解效率,然而,目前秸秆还田配施腐熟剂对该区域土壤微生物的影响尚缺乏深入的认识。目的 阐明秸秆还田配施腐熟剂对褐土土壤微生物群落和功能的影响。方法 2021年秋季在国家农用微生物尧都观测实验点设置玉米秸秆还田配施腐熟剂试验,包括秸秆不还田、秸秆直接还田和秸秆还田配施腐熟剂3个处理。2024年小麦收获期采集各处理0-20 cm土壤,采用宏基因组测序技术分析土壤微生物群落结构和功能。结果 相较于秸秆直接还田,秸秆还田配施腐熟剂使小麦产量增加11.24%,土壤有机质、速效钾、有效磷及碱解氮的含量分别增加17.25%、36.39%、5.58%、9.87%,小麦茎基腐病的病情指数降低47.10%;显著增加了放线菌门(Actinomycetota)的相对丰度,属水平上显著提升了类诺卡氏菌属(Nocardioides)和金黄线菌属(Chryseolinea)的相对丰度。碳、氮代谢特征分析表明,在碳固定过程中,柠檬酸循环途径相关基因的丰度较高;在氮代谢过程中,同化硝酸还原途径相关基因的丰度较高;秸秆还田配施腐熟剂提升了参与碳固定和氮代谢相关功能基因的丰度,与假单胞菌门(Pseudomonadota)、放线菌门(Actinomycetota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和亚硝化球形菌门(Nitrososphaerota)密切相关。结论 秸秆还田配施腐熟剂能提升土壤有机质和速效养分含量,提高土壤微生物群落和功能基因的丰度,为秸秆腐熟剂推广应用提供了一定的科学依据。
吴凤康,牛新湘,李红,楚敏,杨红梅,包慧芳,王宁,詹发强,杨蓉,娄恺,史应武
2025, 52(9):4094-4107. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241186 CSTR: 32113.14.j.MC.241186
摘要:背景 棉花黄萎病是一种对棉花产业影响极大的病害,对棉花的品质及棉农经济造成严重影响。目的 分离筛选出具有高效抗病促生性能的菌株,为棉花黄萎病的生物防治提供菌种资源。方法 采用稀释涂布平板法、平板对峙法筛选出对棉花黄萎病具有拮抗作用的菌株,结合形态学分析、生理生化检测及分子生物学鉴定菌株分类地位。对菌株进行产酶、固氮和溶磷促生能力的测定,优化培养条件,并通过棉花盆栽试验明确菌株在抑菌促生中的实际应用效果。结果 分离筛选出1株对大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)有高效抑制作用的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) F41-14,抑菌率达76.32%,吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)产量为4.15 mg/L。菌株F41-14具有产纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶和溶磷能力,最佳培养条件为培养时间72 h、接种量3%、温度30 ℃、初始pH 7.0。盆栽试验表明,拮抗菌能定殖在棉花根系部位,并且能促进棉花植株的生长,降低病情指数,防病效果达78.62%。结论 贝莱斯芽孢杆菌F41-14具有良好的抑菌促生潜力,可作为一种有效的生防菌株应用于棉花黄萎病的生物防治中,具有重要的实际应用价值。
2025, 52(9):4108-4122. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241135 CSTR: 32113.14.j.MC.241135
摘要:背景 天麻(Gastrodia elata)是一种珍贵且应用广泛的中草药,其整个生长发育周期与真菌关系密切,但其种子形成期的真菌多样性尚未可知。目的 探究天麻种子形成期不同阶段内生及根际土壤真菌群落组成及多样性特征。方法 采用纯培养技术分离纯化天麻种子形成期不同阶段组织中的内生真菌和根际土壤真菌,结合ITS测序技术进行鉴定,并分析其多样性。结果 共分离到真菌452株,其中内生真菌334株、根际土壤真菌118株,经鉴定隶属于3门9纲18目29科47属。在各生长阶段,均以子囊菌门(Ascomycota)为优势门。在属水平上,初种期,内生真菌主要由木霉属(Trichoderma)、曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)和毛壳属(Chaetomium)构成,根际土壤真菌以木霉属、曲霉属、青霉属和篮状菌属(Talaromyces)为核心;出苗期,两者以青霉属、曲霉属、篮状菌属、木霉属占优;现蕾期,内生真菌新增土赤壳属(Ilyonectria)为优势属,根际土壤真菌则新增间座壳属(Diaporthe)和帚枝霉属(Sarocladium)为优势属;开花期,内生真菌毛壳属重新成为优势属,根际土壤真菌则以青霉属为主要菌群;种熟期,内生真菌和根际土壤真菌以木霉属、青霉属、曲霉属和镰刀菌属(Fusarium)为优势属。多样性分析表明:内生真菌的多样性、均匀度和丰富度指数在出苗期最高;根际土壤真菌则在种熟期最高。结论 本研究探究了天麻种子形成期不同阶段可培养内生真菌和根际土壤真菌的菌群结构和多样性,为天麻内生及根际土壤真菌资源的开发提供了基础研究材料和理论依据。
代兴汛,李琬婷,朱丽萍,李雪冬,周春宇,吉春雨,狄义宁,刘鲁峰
2025, 52(9):4123-4140. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241179 CSTR: 32113.14.j.MC.241179
摘要:背景 挖掘土著微生物用于绿色投入品牌创新研发是助力高原流域农业绿色发展的重要途径。目的 针对洱海流域土著植物根际促生细菌(plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR)进行挖掘并评估其促生特性,为微生物菌剂的研发提供菌株资源。方法 对洱海流域海西片区3个主要粮菜种植乡镇共12份菜地土壤进行采集,利用稀释涂布法分离、功能型培养基筛选、生理生化指标测定和16S rRNA基因测序、菌株-苗株盆栽试验、土壤酶活性检测等方式对分离菌株进行鉴定及促生长生物学活性评价。结果 从洱海流域菜地土壤中分离得到28株兼具固氮、溶磷、产嗜铁素、吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)等具有促生长功能的细菌,其中表现较优的株系共6株,经鉴定分别属于芽孢杆菌属(Bacillus)、产碱菌属(Alcaligenes)、普罗威登斯菌属(Providencia)和类香味菌属(Myroides)。6株菌株溶解有机磷量范围为41.16-158.63 mg/L,溶解无机磷量范围为190.84-280.50 mg/L,产IAA量范围为15.03-186.24 mg/L。在分别对粮经协同代表作物玉米和贡菜幼苗的盆栽试验中发现,接种分离菌株后能够显著促进玉米和贡菜幼苗地上部和地下部的生长发育,其玉米株高和总根长平均增幅分别为31.80%和58.96%,贡菜株高和根鲜重平均增幅分别为41.47%和83.87%,并且施用分离菌株后土壤中矿质元素被不同程度活化,部分土壤酶活性较空白处理具有显著性提高。结论 在面对化学肥料施用受限、当地生物有机肥研发薄弱等的洱海流域,本研究分离筛选的6株菜地根际土壤促生细菌可作为当地土著微生物菌剂研发的菌株资源,在对玉米、贡菜生长发育、土壤养分利用效率及土壤酶活能力提升、外源养分投入减少等方面具有巨大应用潜力。
许培增,包韵滋,郭焜,吴水琴,梁秋玲,刘子琪,王丽平,詹若挺,陈立凯
2025, 52(9):4141-4156. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241157 CSTR: 32113.14.j.MC.241157
摘要:背景 植物根际促生菌是一类有效定殖在植物根系,并通过产生一系列复杂的分子信号物质,具有促进宿主植物生长发育、防卫病原菌等功能的有益微生物。目的 从健康广藿香(Pogostemon cablin)地块的根际土壤中分离并筛选具有促生功能的菌株,为提高广藿香乃至药用作物的产量、品质提供微生物资源。方法 采用传统培养方法对广藿香根际土壤中的微生物进行分离鉴定,并通过盆栽试验进行广藿香原植物菌株定殖的促生作用筛选,评价筛选菌株的促生特性,并进一步验证菌株单独施加和复合施加对盆栽广藿香苗的促生效果。结果 菌株YFJ3LB2、YFJ3PDA8和YFJ1LB8对广藿香产量、叶片干重、叶片数、叶绿素SPAD值等有显著促进作用,并且对广藿香醇、广藿香酮含量无显著影响。3株菌均具有不同程度的产生吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)能力,产氨和形成生物膜能力,菌株YFJ3LB2还具有溶解无机磷能力。盆栽验证试验结果显示复合施加菌株并无更好的促生效果,菌株YFJ3LB2处理的株高、茎鲜重、叶鲜重、茎干重分别增加24.70%、20.05%、21.77%、21.05%;菌株YFJ3PDA8处理的株高、植株干重分别增加24.70%、22.07%;菌株YFJ1LB8处理的株高、植株鲜重、茎鲜重、叶鲜重、植株干重分别增加43.48%、42.38%、25.92%、53.00%、35.17%;菌株YFJ3LB2和菌株YFJ3PDA8处理对广藿香醇、广藿香酮含量无显著影响而菌株YFJ1LB8处理后广藿香酮含量下降。结合形态学、生理生化特性和分子生物学鉴定结果,菌株YFJ3LB2为克氏假单胞菌(Pseudomonas knackmussii),菌株YFJ3PDA8为高地芽孢杆菌(Bacillus altitudinis),菌株YFJ1LB8为广西贪噬菌(Variovorax guangxiensis)。结论 3株广藿香根际促生菌具有产IAA、产氨、形成生物膜等能力,对广藿香的株高、植株鲜重、植株干重、叶片发育等性状具有显著促进作用且对其广藿香醇、广藿香酮含量无显著影响,可为广藿香生产提供微生物资源。
邱文旭,撒芳萍,宋国月,李秀娥,朱萌萌,程显好,李维焕,盖宇鹏
2025, 52(9):4157-4170. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250002 CSTR: 32113.14.j.MC.250002
摘要:背景 海参蒸煮液(sea cucumber cooking liquid, SCCL)是海参加工企业的难处理性废弃物。目的 以5株蛹虫草(Cordyceps militaris)菌株为材料,探讨SCCL在蛹虫草栽培中的新用途。方法 在培养基中添加不同比例的SCCL,分析其对蛹虫草农艺性状(包括生物转化率,虫草素和腺苷含量)的影响,并以SCCL中NaCl浓度相似的NaCl溶液为对照,分析其对蛹虫草农艺性状的影响及机制。结果 高浓度SCCL溶液和NaCl溶液对蛹虫草生长有抑制作用,表现为5株蛹虫草菌株在0.3% NaCl处理时,生物转化率显著降低。但不同菌株对SCCL的耐受性有显著性差异,其中,菌株NYC06耐受性较强,60% SCCL溶液与对照组相比生物转化率无显著性变化。SCCL溶液和NaCl溶液均能促进蛹虫草虫草素的合成,并且相同菌株的虫草素含量变化趋势相似。其中,菌株NYC06经2种溶液处理后,子实体和菌胚中的虫草素含量增长幅度在5株蛹虫草菌株中居于最高水平。2种溶液对蛹虫草腺苷含量也有不同程度的影响,表现为SCCL溶液对不同菌株的腺苷含量既有提高也有降低,而NaCl溶液可提高蛹虫草腺苷含量,与添加SCCL变化趋势有所差异。结论 NaCl是SCCL影响蛹虫草产量和虫草素含量的因素之一。研究结果将为后续SCCL应用于虫草产业化及不同需求的蛹虫草生产应用奠定良好的基础。
2025, 52(9):4171-4181. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250026 CSTR: 32113.14.j.MC.250026
摘要:背景 猪δ冠状病毒(porcine deltacoronavirus, PDCoV)是2012年首次报道的一种猪肠道冠状病毒,主要引起以腹泻、呕吐和脱水为特征的猪胃肠道疾病,与猪流行性腹泻、猪传染性胃肠炎等的临床症状类似,难以区别。PDCoV具有4种结构蛋白,棘突(spike, S)蛋白位于PDCoV病毒粒子表面,由S1和S2 2个亚基组成,是病毒中和抗体的主要靶标。目的 应用真核系统表达PDCoV S1蛋白并进行纯化,制备该蛋白的多克隆抗体。方法 通过RT-PCR技术扩增PDCoV CHN-JS-2018的S1基因,连接到pCAGGS真核表达载体中,构建pCAGGS-PDCoV-S1-mFc和pCAGGS-PDCoV-S1-hFc真核表达质粒,经测序正确后转染HEK293T细胞,采用间接免疫荧光(immunofluorescence assay, IFA)和Western blotting检测重组蛋白表达。以纯化的PDCoV-S1-mFc重组蛋白免疫BALB/c小鼠,制备多克隆抗体,IFA检验多抗血清的反应原性,间接ELISA测定多抗血清效价。结果 构建的pCAGGS-PDCoV-S1-mFc和pCAGGS-PDCoV-S1-hFc真核表达质粒能够在HEK293T细胞中表达,并与PDCoV阳性小鼠血清特异性结合,制备的PDCoV S1重组蛋白的多克隆抗体效价达到1:64 000以上,中和抗体效价为1:185,可用于猪δ冠状病毒检测的间接免疫荧光试验、Western blotting检测。结论 本研究真核表达的PDCoV S1重组蛋白具有较强的免疫原性,可诱导小鼠产生较高效价的抗体,制备的多克隆抗体具有良好的反应性和中和活性,为后续开展PDCoV诊断、S1单克隆抗体制备、疫苗研制等奠定了基础。
2025, 52(9):4182-4193. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241183 CSTR: 32113.14.j.MC.241183
摘要:背景 鹦鹉热衣原体(Chlamydia psittaci, Cps)是一种具有宿主多样性的人兽共患病病原体,引起鹦鹉热等局部或全身性疾病。宿主氧化应激反应与衣原体感染过程密切相关。目的 探究Cps感染对人支气管上皮(human bronchial epithelial, HBE)细胞氧化应激的影响,以及miR-124-3p和核因子I-B (nuclear factor I-B, NFIB)在其中的调控作用。方法 以感染复数(multiplicity of infection, MOI)为3的Cps感染HBE细胞,分别检测活性氧(reactive oxygen species, ROS)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量变化,以及miR-124-3p和NFIB的表达水平,评估Cps感染后对HBE细胞氧化应激及对miR-124-3p和NFIB表达水平的影响。在体外试验中,分别转染miR-124-3p mimic、miR-124-3p inhibitor,或共转染si-NFIB与miR-124-3p inhibitor,分析miR-124-3p和NFIB的表达变化,以探讨miR-124-3p和NFIB之间的相关性。同时,通过检测ROS、MDA和SOD水平,进一步分析miR-124-3p和NFIB对Cps感染诱导的氧化应激的调控作用。结果 经MOI为3的Cps感染后,HBE细胞的ROS、MDA水平升高,SOD活力下降;miR-124-3p表达上调,NFIB表达下调。转染miR-124-3p mimic后,NFIB的mRNA和蛋白表达水平下降,促进细胞氧化应激反应;而转染miR-124-3p inhibitor后,NFIB的表达水平升高,氧化应激反应受到抑制。相较于单独转染miR-124-3p inhibitor组,在Cps感染的HBE细胞中共转染si-NFIB和miR-124-3p inhibitor后细胞内ROS水平和MDA含量显著升高,而SOD活性明显降低。结论 miR-124-3p通过靶向NFIB调控Cps感染诱导的HBE细胞氧化应激。
2025, 52(9):4194-4207. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241158 CSTR: 32113.14.j.MC.241158
摘要:背景 全球细菌耐药性日益加剧,开发新型抗生素尤为迫切。沙漠因其独特的地理条件孕育出独特的菌种资源,是新型抗生素的潜在来源。目的 探究古尔班通古特沙漠的土壤放线菌多样性及其影响因素,筛选具有抑菌潜力的优良新菌株。方法 采用稀释涂布法在6种培养基上分离放线菌,通过16S rRNA基因序列确定分类地位;探究土壤因子对放线菌多样性的影响特征;对14株潜在新种(16S rRNA基因序列相似性 < 98.7%)发酵产物进行抑菌活性测试。结果 共分离出330株放线菌,归类于12目16科27属,链霉菌属(Streptomyces)为优势菌属;pH、含水量、总氮、Ca2+、Mg2+浓度是影响放线菌属分布的主要因素;14株潜在新种至少对1种病原菌表现出抑菌活性,3株具有广谱抑菌活性。结论 古尔班通古特沙漠中蕴藏着丰富且新颖的可培养放线菌资源,是寻找新型、高效抑菌活性产物的菌种来源。
2025, 52(9):4208-4224. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241197 CSTR: 32113.14.j.MC.241197
摘要:背景 海参作为一种具有丰富营养和药用价值的海洋生物,其肠道内的微生物群落,在合成天然生物活性物质和降解有毒有害化合物方面展现出巨大的潜力。目的 探索海参肠道来源的功能微生物,对其生理生化功能和代谢产物进行表征和鉴定,为开发新的高价值天然产品提供技术思路。方法 以海参为研究对象,采用平板稀释法、形态学观察、生理生化试验及16S rRNA基因测序对海参肠道的功能菌株进行分离鉴定,通过耐药性检测和溶血试验评估菌株的安全性,并利用高效液相色谱串联高分辨质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS)技术对菌株的代谢产物进鉴定和分析。结果 从海参肠道中分离鉴定到一株纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis) UBIT-90,该菌株为革兰氏阳性杆菌,对氯霉素、红霉素、头孢曲松、氨苄西林和青霉素均敏感,不存在抗生素耐药风险,并且无溶血性,属于潜在的安全菌株。此外,菌株UBIT-90在LB培养基中37 ℃培养24 h,代谢产物中可鉴定到7 152个化合物,相较于0 h,其中包括了130个显著上调的化合物和175个显著下调的化合物(P < 0.05)。在显著上调的化合物中,可鉴定到4-氨基吡唑并[3,4-d]嘧啶、焦脱镁叶绿酸A甲酯、高三尖杉酯碱、(–)-表没食子儿茶素等26种天然药物,以及腺嘌呤、黄嘌呤、乙基纤维素等8种功能食品成分,显著下调的化合物中含有偶氮丝胺酸、三甲基秋水仙酸、绿脓菌素和海葱葡苷4种危害性化合物。结论 纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(L. fusiformis) UBIT-90可合成26种天然药物[如抗癌、抗氧化的高三尖杉酯碱、(–)-表没食子儿茶素等]和8种功能食品成分(如促进生长发育、增强免疫的腺嘌呤、黄嘌呤等),同时能降解4种危害性化合物(如绿脓菌素、海葱葡苷等),在药用物质开发、功能性食品添加剂生产及环境友好型生物降解方面具有重要应用潜力。
2025, 52(9):4225-4240. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250011 CSTR: 32113.14.j.MC.250011
摘要:背景 在全球人口老龄化加剧、医疗与养老负担加重的背景下,衰老及相关疾病研究至关重要,其中肠道微生物群与衰老的关联备受关注。随着年龄增长,肠道菌群的动态平衡逐渐被打破,有益菌的减少和致病菌的增加加速了机体衰老的进程,并增加了炎症和肿瘤发生的风险。因此,探究衰老进程中菌群的动态变化,寻找延缓衰老的关键益生菌并探究其作用机制具有重要意义。目的 揭示小鼠衰老过程中肠道菌群的动态变化,筛选延缓机体衰老的肠道菌群并进行抗衰评价。方法 收集年轻组和老年组小鼠粪便进行宏基因组学测序分析,经线性判别分析效应量(linear discriminant analysis effect size, LEfSe),筛选出潜在的有益菌多形拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron),以2×108 CFU/只对老年组小鼠进行灌胃,通过检测年轻组小鼠、老年组小鼠及灌胃干预后的老年组小鼠各器官中衰老标志基因(CDKN1A, CDKN2A)及蛋白的表达水平,评估B. thetaiotaomicron的抗衰老作用。结果 老年组小鼠器官CDKN1A和CDKN2A的表达上调,粪便微生物群落相对丰度发生改变,拟杆菌门(Bacteroidota)和变形菌门(Proteobacteria)相对丰度下降,厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度上升,多形拟杆菌干预改善小鼠运动能力、缓解焦虑并下调心肝脾肺肾等器官CDKN1A和CDKN2A的表达。结论 本研究揭示了小鼠衰老过程中的肠道微生物群落的结构变化,多形拟杆菌干预与部分衰老相关指标的改善存在关联。
2025, 52(9):4241-4259. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250360 CSTR: 32113.14.j.MC.250360
摘要:背景 希瓦氏菌(Shewanella sp.)是广泛分布于水产环境中的革兰氏阴性条件致病菌,可感染鲫鱼(Carassius auratus)等经济鱼类,引发体表溃烂、败血症等疾病。目的 研究希瓦氏菌XWfb1的生长特性,解析菌株XWfb1的全基因组信息,基于基因组数据解析其进化地位,挖掘其毒力与耐药基因分布特征,为阐明致病机制及耐药风险防控提供理论依据。方法 观察对比希瓦氏菌XWfb1的生长曲线和环境胁迫下的生长特性。结合Illumina和PacBio平台对菌株XWfb1进行全基因组测序,利用混合组装策略完成基因组拼接,进行基因预测、功能注释并采用PCR验证关键基因表达;通过系统发育树和比较基因组学分析其进化关系。结果 希瓦氏菌XWfb1对短期热激耐受能力良好,可以适应中高盐度环境[3% NaCl],基因组总长度为5 036 139 bp,G+C含量45.31%,包含4 282个编码基因和138个非编码基因。功能注释显示各数据库分别注释基因4 282 (NR)、1 476 (GO)、3 544 (COG)、2 508 (KEGG)和2 660个(SWISS)。系统发育分析表明,菌株XWfb1与虹鳟希瓦氏菌(Shewanella oncorhynchi) Z-P2亲缘关系最近[平均核苷酸一致性(average nucleotide identity, ANI)值97.39%,数字DNA-DNA杂交(digital DNA-DNA hybridization, dDDH)值87.50%],基因组共线性分析显示其与近缘种存在局部重排现象。PCR验证确认关键毒力基因lon、luxS、dksA、hem和fur均呈现高表达特征,并检出耐药基因mcr-4和Sul1。结论 通过全基因组测序结果和比较基因组学分析,菌株XWfb1可能属于S. oncorhynchi,目前此菌种在GenBank仅有4株基因组数据,本研究丰富了水产微生物资源库,并揭示了其以运动性和免疫调控为主的毒力特征及多重耐药风险,为水产致病菌的分子机制研究及精准防控提供了重要遗传学基础。
王汝哲,张慧,陈雪静,刘思雨,王滨,黄昵琪,向庭婷,邱雪梅,汪静杰
2025, 52(9):4260-4272. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250019 CSTR: 32113.14.j.MC.250019
摘要:背景 肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)是一种常见致病菌,然而其临床用药较局限,筛选开发新的药物对于其防治尤为重要。大蒜素具有多重药理功能,关于大蒜素抑菌有部分研究但不够深入,并且大蒜素影响肺炎克雷伯氏菌毒力研究鲜有报道。目的 探究大蒜素对肺炎克雷伯氏菌生长及毒力因子的影响及其机制。方法 在含有不同浓度(25 μg/mL和50 μg/mL)大蒜素的液体培养基中,检测细菌生长曲线与存活率,使用微量肉汤稀释法检测大蒜素的最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration, MIC)与最小杀菌浓度(minimum bactericidal concentration, MBC);显微镜观察细菌形态,并检测膜电势和膜通透性;表型分析生物膜、荚膜、菌毛的形成能力;利用RT-qPCR分析毒力因子与细菌群体感应(quorum-sensing, QS)相关基因表达量;利用分子对接技术检测大蒜素与群体感应关键蛋白的结合力。结果 相较于对照组,大蒜素处理组细菌的早期生长速率无明显差异,在生长中后期随大蒜素浓度的增加,生长速率逐渐降低;大蒜素对肺炎克雷伯氏菌的MIC和MBC分别为200 μg/mL和800 μg/mL。显微镜观察发现,50 μg/mL大蒜素处理导致膜结构损伤,使细菌形态由短杆状转变为球状;并且细菌的膜电势和膜通透性随大蒜素处理浓度的升高而逐渐增加。此外,大蒜素各处理组中细菌荚膜的形成量均显著降低;两组的生物膜形成量受到明显抑制,25 μg/mL与50 μg/mL组无明显差异;并且50 μg/mL处理组的Ⅰ型菌毛合成明显下调。RT-qPCR结果表明,荚膜(rmpA, magA)、Ⅰ型菌毛(fimD, fimK)、生物膜(RcsB, bsmA)合成相关基因均下调表达;群体感应相关基因(LuxS, LsrK)的表达量也降低,并且分子对接显示大蒜素可与LuxS蛋白和LsrK蛋白结合互作。结论 大蒜素通过细菌群体感应途径影响肺炎克雷伯氏菌的生长与生物膜、荚膜、Ⅰ型菌毛等毒力表型。本研究为大蒜素作为潜在药物抑制肺炎克雷伯氏菌应用及作用机制提供了理论依据。
2025, 52(9):4273-4284. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241162 CSTR: 32113.14.j.MC.241162
摘要:背景 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是危害人体健康的常见有害菌,在生长过程中极易黏附在非生物或生物表面形成细菌生物膜,临床使用过程中极易形成耐药性,给临床治疗带来极大挑战。目的 研究没食子提取物对金黄色葡萄球菌ATCC 6538的抗菌机制,为植物源抑菌剂的进一步开发利用。方法 采用刚果红平板测试法和结晶紫染色法建立金黄色葡萄球菌生物膜体外模型;利用96孔板微量倍比稀释法测定没食子提取物对金黄色葡萄球菌生物膜的最小抑制浓度(minimum inhibitory concentration, MIC)、最小杀菌浓度(minimum bactericidal concentration, MBC)及生长曲线;通过测定胞外成分泄漏、AKP活性、ATP含量、细胞活力研究了没食子提取物对生物膜内细胞膜、细胞壁结构及能量代谢的影响;通过DNA电泳、测定细菌DNA和蛋白质浓度,探究没食子提取物对细菌生物大分子的影响;同时,通过扫描电镜和透射电镜观察没食子提取物对成熟生物膜的清除作用,阐明没食子提取物对金黄色葡萄球菌生物膜抗菌机制的多样性。结果 没食子提取物对金黄色葡萄球菌的MIC及MBC分别为56.25 μg/mL和112.50 μg/mL,没食子提取物对金黄色葡萄球菌生物膜有明显抑制作用,并且随着没食子提取物浓度增大而加强,它破坏了细菌的细胞结构,使得菌体发生明显褶皱和破损,导致糖、蛋白质等物质泄漏,降低能量代谢及细胞活力,抑制生物膜的合成,破坏成熟生物膜成分,从而达到抑制细菌生长的目的。结论 没食子提取物能够从多方面抑制金黄色葡萄球菌生物膜的形成,有望为植物源天然产物的进一步应用提供理论基础,为临床防治金黄色葡萄球菌生物膜提供理论依据。
王奕心,巩志国,代佳山,董妍沁,赵非凡,任佩佩,赵佳敏,秦少杰,张双翼,刘博
2025, 52(9):4285-4302. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250001 CSTR: 32113.14.j.MC.250001
摘要:背景 子宫组织损伤是导致动物不孕的常见原因之一,而肠道菌群与多种疾病的发生和发展密切相关。目的 研究肠道菌群与小鼠子宫之间的相互作用机制。方法 以小鼠为研究模型,通过建立小鼠肠道菌群失调模型及肠道菌群移植模型,探究肠道菌群失调与小鼠子宫组织损伤的关联性,以及通过16S rRNA基因测序分析肠道菌群中对小鼠子宫组织损伤具有正向调控的菌种。结果 相较于正常小鼠,肠道菌群失调小鼠子宫组织中炎症介质(TNF-α, IL-1β, IL-10)的表达水平显著上调,而在移植正常小鼠粪便后其子宫组织中TNF-α和IL-1β的表达水平发生显著下调。此外,通过对子宫形态学观察及苏木精-伊红(hematoxylin-eosin, HE)染色分析,发现肠道菌群失调小鼠子宫组织的损伤情况显著高于正常小鼠和肠道菌群移植小鼠的子宫组织。相较于正常小鼠和肠道菌群移植小鼠的子宫组织,肠道菌群失调小鼠子宫组织中中性粒细胞(Ly-6G)和巨噬细胞(F4/80)的阳性信号水平显著升高,而紧密连接蛋白闭锁小带蛋白-1 (zonula occludens-1, ZO-1)阳性信号水平显著降低。对小鼠粪便进行16S rRNA基因测序,在科和种的水平上分析发现肠道菌群失调小鼠粪便中普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)和Prevotellaceae_UCG-001的相对丰度显著低于正常小鼠和肠道菌群移植小鼠。普雷沃氏菌(Prevotella sp.)对肠道菌群失调所致的小鼠子宫组织损伤具有治疗作用,具体表现为普雷沃氏菌治疗后小鼠子宫组织中TNF-α和IL-1β的表达水平显著下调,并且IL-10的表达水平显著上调。此外,普雷沃氏菌治疗可降低小鼠子宫组织中损伤相关蛋白HMGB1和HABP2的表达。普雷沃氏菌治疗后中性粒细胞(Ly-6G)和巨噬细胞(F4/80)的阳性信号水平显著下调,而ZO-1阳性信号水平显著上调。结论 肠道菌群失调与小鼠子宫组织损伤之间存在紧密关系,并且肠道菌群中普雷沃氏菌在其中发挥重要的调节作用。此外普雷沃氏菌对肠道菌群失调所致的小鼠子宫内膜炎具有治疗作用。该研究为未来防治子宫组织损伤相关疾病的防治提供了新的思路和依据。
王坤鹏,尹伊,杨新梅,刘津月,李梦思,李娜,王少辉,鲍衍清,张广冻,祁晶晶,黄勇,田明星
2025, 52(9):4303-4315. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250043 CSTR: 32113.14.j.MC.250043
摘要:背景 布鲁氏菌(Brucella)作为一种兼性胞内寄生菌,可通过分泌效应蛋白修饰宿主细胞多重信号通路帮助其完成胞内增殖。因此,分泌效应蛋白的鉴定对于阐明布鲁氏菌致病机制至关重要。细菌分泌效应蛋白的鉴定方法通常有融合标签法和酶标记技术,但其操作步骤烦琐、成本昂贵。目的 基于双分子荧光互补技术开发一种简单便捷的质粒系统,用来鉴定布鲁氏菌的分泌效应蛋白。方法 基于分裂绿色荧光蛋白(split green fluorescent protein, split-GFP)技术,首先,构建真核表达质粒pMAX-sfGFP1-10-IRES-NLS-tagBFP,该质粒能在转染的细胞中表达sfGFP1-10蛋白片段,同时具有核定位信号的BFP蛋白能指示转染成功的细胞;之后,构建能在布鲁氏菌中融合表达4×GFP11蛋白的pMCRt-mCherry-P31-4×GFP11-Flag质粒。最后,通过布鲁氏菌分泌效应蛋白BspA和BPE123以及阴性蛋白GST验证split-GFP系统的可行性。结果 荧光显微镜观察转染pMAX-sfGFP1-10-IRES-NLS-tagBFP质粒的HeLa细胞,表明tagBFP和sfGFP1-10蛋白成功表达;蛋白免疫印迹试验证明布鲁氏菌BspA、BPE123及GST成功与4×GFP11-Flag融合表达;细胞感染和荧光显微镜观察结果表明split-GFP能成功指示BspA和BPE123的分泌活性,而阴性分泌蛋白GST无分泌活性。结论 本研究基于split-GFP技术构建的双质粒系统能成功验证布鲁氏菌效应蛋白的分泌活性,为布鲁氏菌分泌蛋白的鉴定提供了一种新的工具。
2025, 52(9):4316-4325. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250010 CSTR: 32113.14.j.MC.250010
摘要:背景 鼠李糖脂是一种应用广泛的生物表面活性剂,但其产量受多种因素限制,难以满足大规模生产需求。同时,由于原料的成本及发酵工艺的复杂性,其生产成本居高不下。目的 以温度为核心变量,探究其对鼠李糖脂发酵过程中微生物生长及代谢产物生成的影响,旨在优化发酵条件,降低生产成本并提高鼠李糖脂的产量,为工业化生产提供理论依据。方法 通过构建GRU-attention-KAN神经网络模型,对不同温度下的鼠李糖脂发酵情况进行预测。结果 GRU-attention-KAN模型在3个实验中均取得了良好的预测效果,其中最佳组的均方根误差为0.022 8,平均绝对误差为0.119 2,R2值为0.825 9,解释方差达到0.920 6。结论 本模型能够有效捕捉温度变化对发酵过程的动态影响,具有较高的预测精度和应用潜力,为后续优化工作奠定了基础。
2025, 52(9):4326-4343. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241170 CSTR: 32113.14.j.MC.241170
摘要:背景 解磷微生物在促进土壤磷循环,改善磷缺乏方面具有重要作用。目的 对解磷微生物相关文献的全面总结,可明确其研究的历史、热点与未来发展趋势,为后续研究提供理论支撑。方法 利用CiteSpace文献计量工具,对Web of Science (WOS)核心数据库中收录的关于解磷微生物的文献进行分析。结果 国际上对解磷微生物研究经历初步探索、稳定探索和快速发展3个阶段,初步探索阶段以研发解磷微生物的培养基、建立解磷微生物培养方法为主,稳定探索阶段以解磷微生物的筛选、分子生物学鉴定及解磷机制为研究热点,快速发展阶段研究重点由单一解磷功能解析向促生、重金属污染修复、增强植物抗逆性等多功能拓展,并稳步由实验室研究向微生物肥料产品田间应用方向推进。在该领域我国发文量数量最多,有效地推动了解磷微生物的发展,但在国际合作交流方面尚需加强。结论 未来研究应从土壤-微生物组-植物系统的整体视角出发,深入探讨三者之间的互作关系及其作用机制,并加强解磷微生物的生态适应性优化、解磷微生物合成菌群设计与应用方面的研究,为绿色农业的发展提供理论与技术支撑。
2025, 52(9):4344-4357. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.241142 CSTR: 32113.14.j.MC.241142
摘要:背景 病毒是自然环境的重要组成部分,并且具有快速变异的特征,它们可以通过塑造宿主群落、改变宿主生理特征、加速宿主进化等方式在生态系统和生物体内发挥关键作用。病毒组是一定生态环境中所有病毒的全部集合,近年来关于病毒组的研究呈指数级增长。目的 分析病毒组学方面的文献,以了解相关领域的研究动态和热点。方法 从Web of Science (WOS)数据库中提取病毒组学相关文献,并利用CiteSpace (6.2.R6)软件对过去13年发表的文献进行可视化分析。主要对已发表的有关病毒组的论文、相关学科领域、出版国家、研究机构及涉及的作者进行调查。此外,我们还明确了该领域在不同时期的研究热点及最新发展趋势。结果 病毒组学研究将继续呈现研究工具和内容不断创新的特点。该领域有望取得进一步进展,未来的研究热点将聚焦于肠道病毒组。结论 未来,病毒组学仍是一个前景广阔的领域,该领域内的相关研究将有助于科学家理解病毒及其对人类健康和环境的影响。
2025, 52(9):4358-4365. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250048 CSTR: 32113.14.j.MC.250048
摘要:在数智时代下,以数字化教育资源建设为基础,以“分阶段”翻转课堂教学模式为导向,设计“课前预习引导、课中知识内化、开放创新实践、课后总结与拓展” 4个阶段,结合“以学生为中心、强调实践与创新和数字化与智能化融合”的理念,聚焦解决微生物学实验中教学模式单一、学生预习效果不佳、缺乏深度个性化指导及教师的数智素养需提高等问题。从而搭建学生知识学习、能力培养、素质提高的“桥梁”,以数字技术赋能微生物学实验教学质量的提升。
2025, 52(9):4366-4378. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.250014 CSTR: 32113.14.j.MC.250014
摘要:微生物学是高校生命科学类专业的基础必修课或专业核心课。立足于生命科学拔尖人才培养需求,课程团队以教育部“两性一度”标准为指引,深入开展微生物学教学改革,积极探索教学模式和方法的创新。一方面,加强微生物学优质教学资源建设,推动线上线下教学有机融合,增强学生自主学习能力。另一方面,通过专题讲解、科创和竞赛,培养学生创新思维、实践创新能力和团队协作精神。此外,多措并举,进一步提升微生物学课程育人成效:融入思政,落实立德树人根本任务;开放课程,推进优质课程资源共享;多维融合,创新课程评价体系。实践表明,教学改革有效激发了学生的学习兴趣,培养了学生的自主学习能力和创新思维,增强了学生的实践创新能力和团队协作精神,显著提升了微生物学课程育人成效。
2025, 52(9):4379-4388. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.240473 CSTR: 32113.14.j.MC.240473
摘要:生物催化工程是生物工程专业的核心课程之一,是一门理论与实践相结合的课程。在新工科和双一流建设的双重背景下,生物催化工程需要以提升学生工程能力和科学家精神为两个重要目标,将专业能力与行业使命和工匠精神相融合,培养兼具家国情怀和国际视野的创新型人才。为了实现上述目标,江南大学生物工程学院生物催化工程教学团队对教学内容、教学方法和评价方式等进行了系统的改革和实践探索,将理论教学与学科前沿、专家案例相结合,将课程考核与头脑风暴、主题讨论相结合。通过本轮教改实现了学生工程能力与科学家精神的提升,有效提高了学生对专业的认同感,锻炼了学生的工程思维能力及潜心钻研的科学家精神。