混合式教学模式下新疆高校生物信息学课程教学改革

针对当前塔里木大学生物类专业办学特色及生物信息学课程建设中存在的问题,本文从完善课程设置、增强学生的大数据意识和数据库应用能力、优化教学内容和教学方法、加强实践教学等方面进行了改进。经过几年的改革与实践,与传统教学模式相比,新的教学实践模式能够提升教学效果,激发学生学习兴趣,增强生物专业学生的创新意识和实践应用能力。

基于TRM70303发酵产物硫藤黄菌素的乳油制备

因化学农药制剂对植物和土壤生态的环境污染问题,开发生物源农药用于防治农业病害成为发展趋势。本研究通过以微生物来源的天然抗菌物质研制对棉花黄萎病具有高效、低毒、低残留以及使用方便等特点的乳油制剂,以期为新疆棉花产业的健康发展提供支持。本研究以塔里木盆地放线菌Streptomyces sp. TRM70303的主要活性产物硫藤黄菌素为原料,探讨制备硫藤黄菌素乳油的最佳配方。采用菌丝生长速率法初步测定硫藤黄菌素对大丽轮枝菌的皿内抑菌活性;通过对溶剂和乳化剂进行配方优化筛选,得到硫藤黄菌素乳油最佳配方为硫藤黄菌素原药10%,农乳500#12%,DMSO补足至100%。

极端嗜盐古菌TRM51^T的多相分类研究

从新疆硝尔库勒盐湖分离纯化到一株极端嗜盐古菌TRM 51T,其菌落颜色为白色/粉红,细胞为杆状,能运动,革兰氏染色为阴性,生长温度范围是28～50℃(最适温度37℃),NaCl浓度生长范围是2.1～4.3 M(最适浓度为3.1 M),Mg2+生长范围是0.03～1.0 M(最适0.3 M),pH生长范围5.5～9.0(最适pH8.0)。细胞可在蒸馏水中裂解,避免细胞裂解的最低NaCl浓度为8%(w/v)。TRM 51T主要的极性脂是PG(磷脂酰甘油)、PGP-Me(磷脂酰甘油磷酸甲基酯)、TGD-2(葡糖苷甘露糖苷葡糖二醚),基于16S rDNA基因的系统发育分析显示,菌株TRM 51T与相近属Halopiger的成员相似性仅为94.2%～95.3%,与Haloterrigena类群的相似性为92.4%～94.6%,菌株TRM 51T基因组DNA的G+C mol%为63.2mol%。多相分类结果表明,菌株TRM 51T不能归入嗜盐古菌科的已描述属,建议成立新属级的新分类单元。

响应面法优化易变链霉菌Streptomyces mutabilis TRM45540产放线菌素D的发酵条件

目的优化易变链霉菌Streptomyces mutabilis TRM 45540产放线菌素D的发酵条件,以期提高放线菌素D的产量。方法在单因素试验的基础上通过Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验以及中心组合试验优化。结果最适培养基为燕麦片30.0 g/L,大豆粉15.0g/L,氯化钠19.0g/L,磷酸氢二钾1.5g/L,七水硫酸镁2.5g/L,碳酸钙1.0g/L;在摇床转速180r/min,初始p H 7.0,装液量150/500m L,接种量4%,温度28℃条件下发酵7d,TRM45540菌株产放线菌素D的产量为679.2mg/L。结论优化后产量比优化前提高了6.5倍,用该菌株生产放线菌素D具有发酵原料经济、发酵时间短、收率高和杂质少的优点,S.mutabilis TRM45540可以作为生产放线菌素D的候选菌株。

拜城盐山免培养放线菌多样性研究

[目的]研究新疆拜城盐山高盐环境中的放线菌多样性,为今后的开发和利用奠定基础。[方法]应用基于16S rRNA基因序列的免培养技术和系统发育分析方法对拜城盐山样品中的放线菌多样性进行研究。采用SDS-CTAB方法提取样品中的总DNA,利用特异性引物扩增样品DNA中的放线菌16S rRNA基因,并构建放线菌16S rRNA基因克隆文库;通过比较酶切图谱,挑选克隆文库中的代表克隆,进行序列测定和BLAST比对分析。[结果]构建的放线菌克隆文库共包含216个放线菌克隆。克隆序列经过BLAST比对分析,放线菌亚纲中的克隆有171个,占总克隆数的79.2%。酸微菌亚纲45个克隆,占总克隆数的20.8%,与GenBank中已知的微球菌16S rRNA基因序列最大相似度小于92%,是酸微菌亚纲中新的类群。优势放线菌为放线菌亚纲棒杆菌亚目诺卡氏菌科(Nocardiaceae)的红球菌属(Rhodococcus),占克隆总数的51.9%。有24.5%的序列与已有效发表菌株的序列相似性小于97%,部分序列形成了几个独立的进化分支,可能代表着放线菌新的类群。[结论]拜城盐山存在着较为丰富的放线菌种类,并且潜藏着新类型的放线菌资源。

基于形态和分子系统学对荒漠生羊肚菌的鉴定

2018年4—5月期间,新疆阿拉尔地区部分荒漠果园中发现野生羊肚菌。该物种个体形态差异较大,菌盖呈卵圆形至近球形,顶端凸出或呈钝锥形,偶有近圆形;表面凹坑不规则,灰棕色至棕黄色;菌柄中空,基部膨大,表面分布白色至淡黄色颗粒;子囊圆柱形,透明,常见8个孢子;子囊孢子椭圆形,表面光滑,透明,无油滴。基于ITS、LSU、rpb1、rpb2和ef1-α序列,分别采用最大似然法和贝叶斯法的分子系统学分析,结果表明:采自荒漠果园的野生羊肚菌属黄色羊肚菌支系(EsculentaClade),与泛美羊肚菌(Morchellaamericana)聚为同一支,支持率为97%/1.00(BS/BPP)。该物种在荒漠生境中发现,表明其生态适应较广,可为实现羊肚菌本地资源开发和利用提供指导。

新疆13种荒漠植物根内生放线菌多样性及其抗菌活性筛选

以荒漠植物骆驼刺、铃铛刺、碱蓬、盐穗木、柽柳等13种植物的根为材料,利用SCA培养基分离其内生放线菌,通过菌株16S rRNA基因测序,分析荒漠植物内生放线菌物种多样性。以金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌、细极链格孢菌、大丽轮枝菌和尖孢镰刀菌为靶标,通过琼脂扩散法和平板对峙法开展抗菌活性筛选。从13种荒漠植物分离出533株内生放线菌,鉴定的361株,分布于6个目,7个科,9个属,77个种,另有3个潜在新种,其中链霉菌属为优势类群,冢村氏菌属与伦茨菌属首次从植物中分离得到。研究表明13种荒漠植物内生放线菌多样性有明显差异,骆驼刺内生放线菌最丰富,分离到6个属27个种,链霉菌属有20个种;老鹳草分离到的菌株数量最多,有3个属;铃铛刺分离到2个属,其中的链霉菌属有28个种;猪毛菜、盐穗木等植物只分离到链霉菌属。抗菌活性筛选显示80株放线菌有抗菌活性,其中链霉菌74株,拟无枝酸菌3株,拟诺卡氏菌、糖霉菌和链孢囊菌各1株。本研究为寻找新型抗菌活性化合物,为生物医药和生物肥料提供菌株来源。

骆驼蓬内生细菌多样性与抗菌活性研究

以塔里木盆地药用植物骆驼蓬为研究对象,分离内生细菌,探究其内生细菌多样性并检测抑菌活性,发掘骆驼蓬内生菌物种资源和应用潜力。选取骆驼蓬根、茎、果实进行表面消毒,采用7种培养基进行分离培养,获得72株细菌,经16S rDNA鉴定,分布于7个目、15个科、17个属,其中优势菌属为芽孢杆菌属。以引起果树病害的解淀粉欧文氏菌为靶标,采用平板对峙法和孔碟法对骆驼蓬内生细菌进行抑菌活性筛选,获得9个活性菌株,其中芽孢杆菌属(Bacillus)4株、大洋芽孢杆菌属(Oceano⁃bacillus)、微小杆菌属(Exiguobacterium)、链霉菌属(Streptomyces)、农杆菌属(Agrobacterium)、亮杆菌属(Leucobacter)各1株。本研究的开展为塔克拉玛干沙漠特殊环境药用植物内生菌资源的开发和农用微生物药物的开发奠定了基础。

添加抗生素对新疆特殊生境微生物分离培养的影响

【背景】新疆特殊生境罗布泊及温宿峡谷凭借其特殊的地理位置、极端的周边自然生态环境及较少的人为活动影响,促成了其独特的微生物优质资源。【目的】为探索添加抗生素对微生物选择性分离培养的作用,优化改良新疆特殊生境微生物选择性分离培养,以减少对菌株的重复分离,还可以选择性培养更多耐受此类抗生素的微生物,发现更多生物活性产物。【方法】以高氏一号培养基为基础,添加不同浓度的β-内酰胺类抗生素阿莫西林(amoxicillin)、氨基糖苷类抗生素卡那霉素(kanamycin)、安莎大环内酯类抗生素利福平(rifampicin)、喹诺酮类抗生素诺氟沙星(norfloxacin)、酰胺醇类抗生素氯霉素(chloramphenicol)、氨基糖苷类抗生素链霉素(streptomycin),分离新疆特殊生境罗布泊及温宿峡谷土壤样品中的微生物。【结果】添加诺氟沙星分离获得的微生物种类和数量最多,其次是卡那霉素和阿莫西林,再次是利福平和氯霉素。所选用的大多抗生素在1/10 MIC和1/15 MIC浓度时分离效果最好。罗布泊土样共分离到19株菌,分布在8个属。其中芽孢杆菌属6株、链霉菌属5株、类芽孢杆菌属3株、根瘤菌属1株、副芽孢杆菌属1株、原小单孢菌属1株、海洋杆菌属1株、野野村氏菌属1株,分离获得了5株新物种。温宿峡谷土样共分离获得73个菌株,分布在27个属。其中链霉菌属33株、鞘氨醇单胞菌属1株、假黄单胞菌属2株、假诺卡氏菌5株、假节杆菌1株、原小单孢菌2株、普里斯特氏菌属1株、植物放线孢菌1株、副球菌属1株、类芽孢杆菌属2株、类节杆菌属2株、诺卡氏菌属1株、小单胞菌属1株、红色甲基杆菌属1株、甲基杆菌属1株、副芽孢杆菌属5株、伦茨氏菌属1株、克里布所菌属2株、耐盐白蚁菌属1株、剑菌属1株、博斯氏菌属1株、节杆菌属1株、壤霉菌属2株、土壤球菌属1株、放线动孢菌属1株、异壁放线菌属1株、芽孢杆菌属1株,分离获得了14株新物种。【结论】添加诺氟沙星和卡那霉素有利于微生物的选择性分离培养,有利于发掘新菌种,本研究的开展为选择性分离培养特殊环境中的稀有微生物提供了指导。

艾丁湖沉积物放线菌多样性

【目的】为了研究新疆艾丁湖低海拔、高盐环境中的放线菌多样性。【方法】本研究应用基于16S rRNA基因序列系统发育分析的免培养方法和选择性分离培养方法相结合的方式对艾丁湖沉积物样品进行放线菌多样性分析。利用放线菌特异性引物扩增16S rRNA基因并构建了16S rRNA基因克隆文库,对文库中的插入序列进行RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism限制性片段长度多态性)分析。采用不同盐浓度的9种选择性培养基分离样品中的放线菌。【结果】通过对16S rRNA基因克隆文库分析,273个克隆分布于放线菌纲(Actinobacteria)的放线菌亚纲(Actinobacteridae 208个)、酸微菌亚纲(Acidimicrobidae 13个)和红色杆菌亚纲(Rubrobacteridae 52个)。该环境中优势放线菌为微球菌科的罗斯氏菌属(Rothia),占到克隆总数的37%。有45.8%的序列与已有效发表菌株的序列相似性小于97%,部分序列形成了几个独立的进化分支,可能代表着放线菌新的类群。通过分离培养,共得到55株放线菌,分布在放线菌目的6个亚目中,以链霉菌属(Streptomyces)和拟诺卡氏菌属(Nocardiopsis)为主要类群。有6株菌的16S rRNA基因序列与已有效发表菌株的序列相似性小于97%,为潜在的放线菌新分类单元。【结论】研究表明,艾丁湖中的放线菌具有较高的多样性,并蕴藏着多种新类型,有进一步研究价值。

降香的化学成分研究

为了研究降香乙醇提取物的化学成分,采用硅胶柱色谱与Sephadex LH-20凝胶柱色谱进行分离纯化,并根据波谱数据进行结构鉴定。从降香中分离得到14个化合物,经波谱分析鉴定为3-羟基-4,9-二甲氧基紫檀烷(1),medicarpin(2),2',4',5-trihydroxy-7-methoxyisoflavone(3),7,2',3'-三羟基-4'-甲氧基异黄烷(4),formononetin(5),3,8-dihydroxy-9-methoxypterocarpan(6),koparin(7),3-hydroxy-9-methoxypterocarp-6a-ene(8),2'-hydroxyformononetin(9),stevenin(10),2',7-dihydroxy-4',5'-dimethoxyisoflavone(11),lyoniresinol(12),2,5-dihydroxy-5-methoxy-benzo-phenone(13)和neokhriol A(14)。化合物1,3,4,6,8,12和14均为首次从降香中分离得到,滤纸片琼脂扩散法表明化合物4对烟草青枯菌有显著的抑制活性。

新疆高盐环境土壤放线菌分离培养基比较

根据采样点及其样品相关信息结合近几年对高盐环境放线菌的分离经验,设计出一种含有10%～30%复合盐的CMKA培养基,同时以补充10%～30%复合盐的高氏一号琼脂培养基(GA)、ISP4培养基、淀粉酪素琼脂培养基(SCK)和HV培养基为对照,对采集于新疆阿克陶盐山、罗布泊洼地和阿克苏盐碱地的3份土壤样品利用上述5种培养基进行了分离.结果表明,CMKA培养基分离效果最好,共分离到7个属的放线菌(Actinopolyspora、Streptomonospora、Nocardiopsis、Saccharomonospora、Brevibacterium、Streptomyces和Amycolatopsis),并且获得1个放线菌新种(TRM F103).ISP4、GA、HV和SCK培养基分离效果较差,获得的属级分类单元少.同时,CMKA培养基的出菌率也是最高的,说明比较适合分离高盐环境土壤放线菌,而用于分离普通环境中放线菌的ISP4、GA、HV和SCK培养基则不适于高盐环境放线菌的分离.此外,新疆的高盐环境土壤中存在着丰富的放线菌资源,包括一些新类群的存在.

新疆于田盐池放线菌群落结构

应用免培养技术和基于16SrRNA基因序列的系统发育分析对新疆于田盐池土壤放线菌群落结构进行研究。结果表明,41个克隆序列属于26个OTUs,分别分布于放线菌门放线菌亚纲(Actinobacteridae)的7个亚目和酸微菌亚纲(Acidimicrobidae),其中链孢囊菌亚目(Streptosporangi-neae)中放线菌组成丰富,占到了全部挑选克隆的42.3%,是于田盐池放线菌群落中的优势菌,而链霉菌不是高盐环境放线菌的优势菌群。在这些克隆序列中有71.8%的克隆序列同已知序列的相似性低于97%,属于放线菌的新类群,这些可能的新类群中有15.3%的克隆序列与已知菌株的相似性小于85%,这些克隆序列的分类地位都在科一级的分类单元上,有的可能分类地位更高。这些研究结果说明于田盐池中存在有较为丰富的放线菌系统发育多样性,并且潜藏着新类型的放线菌资源。另外,由于微生态效应的存在,不同高盐环境之间放线菌群落也存在明显差异。

新疆红井子盐碱土壤非培养放线菌多样性

【目的】研究新疆红井子盐碱土壤中的放线菌物种多样性。【方法】应用基于16S rRNA基因序列系统发育分析的免培养方法进行放线菌物种多样性分析。利用放线菌特异性引物,以土壤样品总DNA为模板,扩增16S rRNA基因,构建16S rRNA基因克隆文库,并对文库中的插入序列进行RFLP分析。【结果】随机挑选的246个阳性克隆通过酶切筛选出61个不同图谱的重组克隆并测序。分析结果显示这61个克隆序列分属于42个OTUs,分布于放线菌纲(Actinobacteria)的放线菌亚纲(Actinobacteridae)、酸微菌亚纲(Acidimicrobidae)和红色杆菌亚纲(Rubrobacteridae);该环境中有71.4%的序列与已有效发表菌株的序列相似性小于97%,代表着放线菌新类群,其中部分序列形成了几个独立的进化分支,可能代表更高级的新分类单元。【结论】红井子土壤中的放线菌组成具有丰富的多样性,并有新放线菌分类单位的潜在资源,值得进一步进行开发研究。

阿克苏高盐咸水滩放线菌分离新策略及系统发育多样性

【目的】探讨高盐咸水滩放线菌的分离新策略,为高盐地区放线菌资源的分离提供理论依据。【方法】以甘油-精氨酸培养基、海藻糖-肌酸培养基、甘油-天冬氨酸培养基、甘露醇-酸水解酪蛋白培养基、干酪素-甘露醇、甘露醇-丙氨酸培养基、壳聚糖-天冬酰胺培养基和高氏一号琼脂培养基8种培养基为基础培养基,采用营养成分十倍稀释法、据土样理化性质模拟原始生态环境、免培养分子技术检测菌株的分离培养基及培养条件指导放线菌可培养以及借鉴半咸水海洋环境放线菌分离培养基等4种策略来优化设计培养基,进行阿克苏高盐咸水滩土样放线菌的分离,并采用细菌通用引物进行16S rRNA基因扩增和序列测定,并构建系统发育树。【结果】共分离到403株,分属于放线菌的8个亚目10个科,Streptomyces、Streptomonospora、Saccharomonospora、Plantactinospora、Nocardia、Amycolatopsis、Glycomyces、Micromonospora、Nocardiopsis、Isoptericola、Nonomuraea、Thermobifida、Actinopolyspora和Actinomadura等14个属。69.96%菌株属于链霉菌亚目(Streptomycineae),9.68%菌株属于链孢囊菌亚目(Streptosporangineae),9株为潜在新种。【结论】4种分离新策略显著地提高了高盐地区放线菌的可培养性,还发现了许多新物种,为放线菌的分离提供了新思路与途径。

DNA提取方法对盐环境放线菌多样性分析的影响

【目的】研究DNA提取方法对盐环境中放线菌的16S rDNA RFLP(Restriction Fragment LengthPolymorphism,限制性片段长度多态性)多样性分析结果的影响。【方法】采用CTAB-SDS法、玻璃珠法和反复冻融法3种方法提取焉耆盐场土壤样品DNA,利用放线菌特异性引物扩增16S rDNA并分别构建文库。采用HaeⅢ限制性内切酶对阳性克隆进行RFLP分析,选取不同的克隆进行测序、比对并构建16S rDNA序列系统发育树。【结果】3种DNA提取方法构建的16S rDNA克隆文库OTUs-(Operational Taxonomic Unit)数不同,其中CTAB-SDS法获得35个OTUs,玻璃珠法获得19个OTUs,反复冻融法获得14个OTUs。3种方法中有52%的OTUs序列与已知可培养的放线菌或未发表的克隆子序列相似性较低,可能代表着放线菌新的类群;3种方法得到的放线菌均分布于放线菌纲(Actinobacteria)的放线菌亚纲(Actinobacteridae)、酸微菌亚纲(Acidimicrobidae)和红色杆菌亚纲(Rubrobacteridae)。【结论】DNA提取方法是影响评价放线菌多样性的重要因素。本研究所采用的DNA提取方法各自存在一些优缺点,因此评估盐环境中的微生物多样性时建议采用几种方法组合。而焉耆盐场这一盐环境可能存在丰富的放线菌物种多样性,并蕴藏着新的分类单元有待进一步研究。

基于Illumina MiSeq测序技术的塔克拉玛干沙漠东缘细菌多样性分析

【背景】塔克拉玛干沙漠凭借其独特的地理位置、恶劣的生存环境以及较少的人为干扰,造就了其独特的微生物资源。【目的】探究塔克拉玛干沙漠东缘沙土细菌群落结构多样性及其影响因素。【方法】采集塔克拉玛干沙漠东缘沙土样品并测定其理化性质,使用基于原核微生物16S rRNA基因的Illumina MiSeq测序技术,对塔克拉玛干沙漠东缘沙土进行细菌群落结构多样性及其影响因素的分析。【结果】从塔克拉玛干沙漠东缘沙土中获得明确分类地位的细菌种类为21门42纲304属,其中优势菌门为拟杆菌门(Bacteroidetes,31.26%)、变形菌门(Proteobacteria,29.47%)、放线菌门(Actinobacteria,15.71%)和厚壁菌门(Firmicutes,15.69%);在属水平上相对丰度最高的菌属为Salinimicrobium(10.06%),其次为盐单胞菌属(Halomonas,7.39%)、芽胞杆菌属(Bacillus,3.25%)、蓬托斯菌属(Pontibacter,3.14%)、Aliifodinibius(2.76%)和考克氏菌属(Kocuria,1.76%)。全磷(Total Phosphorus,TP)、SO_(4)^(2−)和HCO_(3)^(−)含量对塔克拉玛干沙漠东缘微生物群落结构影响显著。【结论】揭示了塔克拉玛干沙漠东缘微生物群落结构及物种多样性,为后续塔克拉玛干沙漠微生物资源的研究提供理论依据。

稀释培养基结合添加诺氟沙星挖掘塔克拉玛干沙漠微生物资源

【背景】塔克拉玛干沙漠属于典型高温干旱极端环境,该地区的微生物经过长期的环境适应,物种分布极具地域特色。【目的】获得塔克拉玛干沙漠极端环境可培养微生物资源,并探索不同稀释浓度培养基结合添加诺氟沙星对塔克拉玛干沙漠微生物分离培养的影响。【方法】采用不同稀释浓度的高氏一号培养基、LB培养基和R2A培养基,添加诺氟沙星终浓度为0.015μg/mL,分离培养塔克拉玛干沙漠微生物并对分离株进行药敏试验。【结果】共分离鉴定246株菌,分属于4个门6个纲21个目29个科58个属221个种。优势菌门为Firmicutes、Actinobacteria;优势菌纲为Bacilli、Actinomycetia;优势菌目为Bacillales、Streptomycetales;优势菌科为Bacillaceae、Streptomycetaceae;优势菌属为Streptomyces、Bacillus和Nocardiopsis。其中有80株菌最大相似度低于98.65%为疑似潜在新物种,2株菌最大相似度低于95.00%为疑似潜在新属。对分离获得的221个菌株进行了药敏试验,43株菌对诺氟沙星表现出抗药性,其中Streptomyces占主导;25株菌对诺氟沙星表现出中等耐药性。【结论】不同稀释浓度培养基结合添加诺氟沙星有利于塔克拉玛干沙漠极端环境微生物的分离培养,经分离培养获得了大量的极端环境微生物菌种资源,发现了大量微生物新物种及耐药性菌株,为后续挖掘耐药性菌株和探索极端环境微生物资源提供了研究基础。