河套灌区盐渍土壤原核生物群落特征及其潜在功能研究

辨明盐渍土原核生物群落特征及潜在功能对盐渍化程度和土地利用类型的响应,对理解盐渍土壤元素循环与植物互馈效应、构建良性循环农田生态系统具有重要意义。以河套灌区不同盐渍化程度的农田和荒地为研究对象,结合土壤基本理化性质分析与原核生物高通量测序方法,探究盐渍化土壤中原核生物的群落组成特征、环境驱动要素及其潜在功能。结果表明,农田土壤盐渍化程度显著低于荒地,其原核生物多样性更高,尤其是富集了大量农田特有的ASV(扩增子序列变体,amplicon sequence variant);原核生物的群落组成在农田和荒地间差异最大,并主要受到土壤电导率(EC)、pH和有机质(SOM)等环境因子的驱动。基于群落组成和功能预测的差异分析结果表明,盐渍化农田中具有较高丰度的氮循环相关微生物以及潜在的植物促生菌,如亚硝化球菌(Nitrososphaeraceae)、亚硝化单胞菌(Nitrososmonadaceae)、诺卡氏菌(Nocardioidaceae)和鞘氨醇单胞菌(Sphingomonadaceae)等;而盐碱荒地富集了以盐杆菌(Halobacterota)为代表的古菌和具有烃类化合物分解功能的原核生物类群。本研究对于明晰北方灌区盐渍土原核生物群落特征与土壤微环境的互馈关系、揭示土壤养分周转对提升土壤-植物-微生物跨域有益协同具有指导意义。

基因表达谱芯片在原核生物研究中的应用

基因表达谱芯片技术作为一种高通量分析方法 ,已成为“后基因组时代”中进行序列分析的重要工具之一。本文简述了基因表达谱芯片技术在原核生物适应环境、致病性和与宿主间相互作用等方面的应用 ;同时对其在应用中的缺陷和应用前景进行了简要的概述。

基于高通量测序的两种高寒草甸土壤原核生物群落特征研究

土壤微生物在生态系统中具有重要的生态功能,研究青藏高原高寒草甸的土壤原核生物群落组成及其主要影响因子,对揭示青藏高原独特的微生物地理区系和预测全球环境变化的影响有重要意义。利用Illumina Miseq高通量测序技术,结合分子生态网络,对青藏高原高寒沼泽化草甸和高寒草甸的土壤原核生物的群落组成特征进行了分析。结果共检测到23145个OTUs,可分为2个古细菌类群和33个已知的细菌类群;其中变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门为土壤的优势菌群,相对丰度累计超过79%;高寒草甸原核生物的多样性高于高寒沼泽化草甸,两种草甸类型原核生物群落特征具有显著差异性(P<0.001)。分子生态网络分析表明,高寒草甸网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性,使其比高寒沼泽化草甸网络更能抵抗外界环境变化,在应对气候变化时具有更高的稳定性;典范对应分析(CCA)和分子生态网络的分析结果均表明,土壤p H值是影响土壤原核生物群落特征的主要影响因子。综上所述,土壤微生物群落的组成变化对于评估其对全球气候变化的响应具有重要的指示作用,土壤原核生物群落特征在不同的高寒草甸土壤中具有显著差异,了解其变化规律和影响因子,能为高寒草甸生态系统的适应性管理和应对气候变化提供理论依据。

油田回注水中硫酸盐还原原核生物的快速检测和群落结构分析

利用荧光原位杂交(Fluorescencein situhybridization,FISH)技术,采用荧光标记的rRNA探针及其组合对胜利油田胜利采油厂回注水中硫酸盐还原原核生物(Sulfate reducing prokaryotes,SRPs,包括硫酸盐还原细菌和硫酸盐还原古菌)进行检测,分析了该回注水中SRPs群落结构.结果表明:SRPs在胜利油田回注水中具有极高的种群多样性,广泛分布于4个细菌门和1个古菌门;总数可达2.86×104个/mL,占回注水中总微生物细胞的20%左右;其中优势菌属为脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum),分别占回注水微生物总细胞数的8.71%(±4.45%),和12.15%(±3.90%).Desulfobacterales和Syntrophobacterales这2个目中的SRPs,Thermodesulfobacteriales以及Thermodesulfovibro属的SRPs分别占样品微生物总量的7.59%(±2.92%),3.57%(±1.39%)和2.32%(±0.80%).除此之外,也检测到了占微生物总量4.29%(±1.75%)的Archaeoglobus属的SRPs,证明了古菌类SRPs是回注水中一个不容忽视的硫酸盐还原微生物种群.FISH法能够快速、准确地检测回注水中SRPs数量,解析SRPs群落结构.

昆明盐矿古老岩盐沉积中的原核生物多样性

应用PCR-DGGE和rRNA分析法研究了昆明盐矿古老岩盐沉积中的原核生物多样性。样品的细菌DGGE分析得到27条带,古菌得到18条带。样品与纯培养得到的19个属菌株的DGGE图谱对比分析发现,细菌18个属菌株,只有1个属菌株与样品中的1条带迁移位置都不一致;古菌1个属的菌株不与样品中任何条带迁移位置一致。表明纯培养所得菌株并非该环境中的优势类群。同时,建立了样品细菌和古菌的16S rDNA克隆文库,从中分别挑取36个细菌克隆和20个古菌克隆进行ARDRA分析。细菌可分为10个OTUs,其中3个OTUs是优势类群,分别占38.9%,25.0%,16.7%,其余7个OTUs各含有1个克隆。古菌分为8个OTUs,没有明显的优势类群。每个OTU的代表克隆16S rDNA序列分析表明,细菌分属3大类群:α-Proteobacteria,γ-Proteobacteria和Actinobacteria,以Pseudomonas属菌为优势,含有其它岩盐沉积中没有发现的Actinobacteria。古菌主要是Halorubrum属、Haloterrigena属菌和未培养古菌。本研究表明,昆明盐矿古老岩盐沉积具有较丰富的原核生物多样性,含有大量未知的、未培养或不可培养的原核生物,但在原核生物物种组成和丰度上,免培养与此前的纯培养研究结果存在一定差异。因此,结合使用两类方法才能较全面地认识高盐极端环境微生物的多样性。

原核生物信号识别颗粒(SRP)介导蛋白识别转运途径的研究进展

SRP介导的蛋白识别转运过程首先在真核细胞中发现,作用机制已经研究清楚;而SRP在原核细胞中的发现较晚,虽然该途径主要功能蛋白的序列同真核细胞相似,进化上比较保守,但作用机制还未完全揭示,而且SRP体系在原核生物物种间有一定差别,预示着其机制既有统一性,又具有物种特异性。目前原核生物SRP途径的研究主要集中在Ffh、FtsY和4.5SRNA结构与功能,以及这一过程中能量物质GTP的代谢和作用;文章以此为着眼点,概括总结了原核生物中SRP介导蛋白识别转运的研究进展,同时简单介绍了链霉菌中SRP介导蛋白识别转运的研究近况。希望通过链霉菌的相关研究,从进化角度完善和统一原核生物SRP途径的作用机制。

m RNA5′端不同位置的二级结构对原核生物翻译起始的影响

一个 2 1 bp的序列插入 B50中的人 PCNA- Lac Z′融合蛋白 m RNA的 SD序列的上游 1 1 bpH ind 切点处 ,构成正、反向插入的两个重组质粒 B50 il、B50 i2 .通过计算机程序对 m RNA二级结构的模拟分析 ,B50 il的插入序列在翻译起始区 (TIR)前形成一个发夹结构 ,但不影响 TIR的二级结构 ;B50 i2的插入序列在 TIR 5′端形成一个二级结构 ;而另一克隆 D1 3与 B50因 SD前后的 6个和 7个碱基序列的不同 ;使翻译起始区 TIR的 SD到 AUG附近的二级结构不相同 .实验测定的四者的β-半乳糖苷酶活性与计算机计算的解开 m RNA TIR的二级结构所需能量ΔE进行比较 ,其结果说明 m RNA TIR前面的二级结构对翻译起始无影响 ,而位于 TIR的 5′端的二级结构对翻译起始效率是有影响的 .不过 ,它与 m RNA TIR的 SD到 AUG的附近的二级结构对翻译起始效率的影响相比 ,TIR5′端二级结构的影响比较小 .同时 ,PCNA- Lac Z和 PCNA- Lac Z′两种融合蛋白的β-半乳糖苷酶活性也进行了比较 ,酶活性有差别 ,但不同质粒酶活性的比值仍相同 .

一种基于特征筛选的原核生物启动子判别分析方法

启动子识别是研究基因转录调控的重要环节,但目前方法的识别正确率偏低。在深入分析原核启动子特征的基础上,提出了一种基于特征筛选的原核启动子判别分析方法,首先在启动子序列的组成特征、信号特征和结构特征中选取备选特征,为每个特征建立适当的描述模型,并对主要的保守模式采用复合模式模型;再通过模型计算对备选特征进行逐步筛选,优化特征集,将序列表示为组合特征向量;最终利用二次判别分析实现识别。对大肠杆菌和枯草杆菌实际启动子数据进行的刀切法测试验证了方法的有效性和通用性。对于大肠杆菌非编码区(70启动子,识别的平均正确率达到了85.8%,优于其它几种典型识别方法;对于大肠杆菌编码区内部)70启动子和其它几种原核启动子,平均正确率也都超过了80%。方法框架还具有良好的可扩展性,能够方便地容纳新特征,使识别性能不断提高。

草鱼IGF-ⅠcDNA的克隆和在原核生物中的表达

根据亲缘关系较近的鲤鱼胰岛素样生长因子 Ⅰ (IGF Ⅰ )cDNA设计一对引物 ,通过RT PCR从草鱼(Ctenopharyngodonidellus)肝组织首次克隆了草鱼 IGF ⅠcDNA开放阅读框 (ORF)片段。经序列分析表明克隆的草鱼IGF ⅠcDNA为Ea 2亚型 ,ORF与鲤鱼有 95 %的同源性 ,与人有 6 3%的同源性 ;草鱼IGF Ⅰ蛋白与鲤鱼IGF Ⅰ仅 2个氨基酸残基不同 ,与人IGF Ⅰ也仅有 13个残基不同。将表达成熟草鱼IGF Ⅰ (gcIGF Ⅰ)蛋白的cDNA片段亚克隆至谷胱甘肽S 转移酶 (GST)融合表达载体 pGEX 4T 3,再将构建的重组表达载体 pGEX T gcIGF Ⅰ转入大肠杆菌BL2 1。在IPTG的诱导下 ,GST gcIGF Ⅰ融合蛋白高效表达。兔抗鲑鱼IGF Ⅰ抗血清进行的WesternBlot检测显示重组草鱼IGF Ⅰ蛋白具有免疫活性。

用离散量预测原核生物蛋白质的亚细胞位置

基于不同亚细胞位置中蛋白质的氨基酸组成及序列信息不同这一观点,以单个氨基酸含量及两两组合氨基酸含量为信息构成离散源,分别计算了原核生物蛋白质三类亚细胞位置的标准离散量D(Xe),D(Xp),D(Xc).利用离散增量的概念预测蛋白质的亚细胞位置,它是由这个蛋白质的离散量D(X)与三个标准离散量D(Xe),D(Xp),D(Xc)之间离散增量的最小值所决定的.采用Self-consistency检验和Jack-knife检验方法,给出了选择五组不同信息作为离散源中参数时的预测结果.与现有的方法比较,发现用Jack-knife检验法预测extracellular类蛋白质时,给出的离散量方法能够给出最好的预测性能,结果也表明提取更多有效的序列信息是提高预测精度的关键.

海洋初级生产过程中原核生物和真核生物的作用

于1992年8月-1993年5月，运用生物抑制剂方法和14C,15N同位素示踪方法研究胶州湾表层水中小于200μm的浮游生物群落中原核生物和真核生物对初级生产力的贡献，以及在硝态氮（NO3-－N）、氨态氮（NH+4-N）和氨基酸氮（AA－N）吸收中的作用。结果表明，原核生物在总初级生产力中占有相当比重（16．38％-41．00％）．NO3-－N主要由真核生物所吸收（64．86％－87．28％），而NH+4-N和AA－N则主要由原核生物所吸收（分别占总吸收量的47．61％-71．28％和48．15％-80．54％）。

原核生物的碳酸酐酶

碳酸酐酶(CA)催化CO_2和HCO_3^-之间的相互转化反应,其显著特征是存在α、β、γ三种分子结构不同且独立进化的分子类别。最近的研究表明CA不仅广泛存在于真核界所有高度进化的生物体中,而且还广泛存在于古细菌界和细菌界代谢多样化的原核生物种类中,这表明该酶在原核生物中的作用比先前所认识的更广泛和更基本。鉴于CA在原核生物生理学上的重要性,有必要对近年来原核生物CA的进化分类、分子结构特性、酶学特性及其在原核生物中的分布以及可能的生理功能等方面的研究进展做一介绍。

多细胞趋磁原核生物研究进展

多细胞趋磁原核生物指一类由含有磁小体的革兰氏阴性原核细胞聚集而成的球形或者卵球形细胞聚集体,一般由745个细胞组成,直径在223μm之间,它们可在地磁场或外加磁场中沿磁力线定位并做定向运动。通过对巴西潟湖、美国盐湖、德国和法国海岸带花瓣型MMPs以及最近对中国青岛海域潮间带菠萝型MMPs研究结果的总结,分别从MMPs的生物学特征、细胞内容物以及生态学分布及分类地位等方面的研究进行综述,并对未来研究方向进行一定的展望。

原核生物Rubisco的研究进展

1 ,5 二磷酸核酮糖羧化酶 /加氧酶 (Rubisco)是卡尔文循环中的关键酶 ,该酶广泛存在于植物和一些原核生物中。由于在结构上 ,原核生物中Rubisco与植物有相似之处 ,因此人们对原核生物中的Rubisco进行了大量研究 ,就原核生物Rubisco的结构、基因调节。

不同生活习性下原核生物基因组大小与GC含量的关系研究

对原核生物基因组的研究显示,基因组GC含量与基因组大小和氧气偏好性等因素存在着一定的相关性。为了探索基因组大小与GC含量的相关性是否受原核生物生活习性的影响,选取了有代表性的411种原核生物(包括古细菌与真细菌),分别从最适生长温度、氧气偏好性、运动特性、水生特性和寄生特性等因素进行分析,发现基因组大小与GC含量的相关性确实受这些因素的影响,而寄生原核生物中显示出最好的相关性。

真核生物和原核生物mRNA 5′至3′方向的降解机制

RNA降解是基因表达调节的重要途径,影响很多生命活动。近来,m RNA降解机制有了很多新发现,如真核生物中发现了一种m RNA末端尿苷化介导的脱帽机制,和一条不依赖exosome的3′→5′的m RNA降解途径。虽然真核生物与原核生物m RNA降解途径非常相似,通常都有3种:内切降解、5′→3′外切降解和3′→5′外切降解等,但两者m RNA降解途径之间也存在很多差异,如5′→3′方向的外切降解是真核生物m RNA最重要的降解途径之一,但其在细菌中作用非常弱,且只在革兰氏阳性菌中发现。m RNA降解的研究不仅深化了人们对这一过程的认识,而且有助于新型药物的研发,以防御寄生虫、病毒或治疗人类疾病(如癌症)等。文章主要综述了真核生物和原核生物m RNA 5′→3′方向的降解机制,并对其应用前景进行了展望。

生物砾间接触氧化反应器中原核生物多样性及其对剩余污泥减量化的贡献

采用分子生物学手段,通过构建16 S rRNA基因文库,对新型剩余污泥减量化处理技术——生物砾间接触氧化反应器(GCOR)中悬浮颗粒的原核生物多样性进行了系统发育分析,并讨论了多种原核生物共存对剩余污泥减量化的贡献．结果表明,颗粒的原核生物可分为好氧呼吸菌群与厌氧水解发酵菌群两大类．其中,优势菌群分别是以呼吸代谢为主的假单胞菌属和以发酵为主要代谢方式的拟杆菌/噬纤维菌菌属,它们的16S rRNA序列各占文库的17%．此外,好氧菌群中还发育有α蛋白菌、β蛋白菌、γ蛋白菌、亚硝化螺菌属、土壤杆菌属、衣原体属、葡萄糖杆菌属及褐色高温单孢菌属细菌；厌氧菌群中则发育属于螺旋体属、δ蛋白菌、反硝化菌、乳杆菌属、真杆菌属的原核生物．反应系统中两大相反环境多种原核生物的共存,为在降解污水有机物的同时,达到剩余污泥减量化做出巨大贡献．

原核生物细胞分裂的调控机制

原核细胞的分裂机制一直是人们研究的热点 ,经过多年来的不懈研究 ,人们发现FtsZ蛋白在细胞分裂过程中发挥着重要作用 ,并且是最早出现在分裂位点的蛋白 ,而且直接参与启始了细胞分裂环的形成 ;此外 ,对ftsQAZ基因簇的深入研究也大大加深了人们对原核细胞分裂的认识。就目前原核生物细胞分裂的调控机制作一综述。

原核生物糖基转移酶PglL的研究进展

原核生物蛋白质糖基化修饰系统包括N-糖基化和O-糖基化两种,其中O-糖基化修饰系统中的寡糖基转移酶PglL对底物和糖链的特异性更低,在利用蛋白糖基化制备多糖结合疫苗中应用范围更广。简要综述了PglL的基本结构及其在糖基化反应中的特异性,为以后PglL的应用提供初步指导。

桑树病原原核生物及其病害的研究进展(Ⅰ)

侵染桑树的病原原核生物有细菌、菌原体、螺原体、立克次体等,其中由病原细菌引发的桑树细菌病害对蚕桑生产的危害极大。主要介绍原核生物界薄壁菌门的病原细菌侵染桑树导致的桑疫病、桑青枯病、桑枝软腐病、桑枯萎病和桑叶斑病等重要桑树细菌病害,从病原及其侵染循环,桑树发病规律、发病症状,病害防治方法几个方面概述其研究进展。