高寒草甸链霉菌Qhu-M197活性次级代谢产物的研究

目的从高寒草甸来源的链霉菌Qhu-M197中发现具有抗菌和抗肿瘤活性的次级代谢产物。方法首先扩增菌株Qhu-M197的16S rRNA基因并基于测序结果,构建系统发育树,初步开展菌株分类鉴定;其次基于色谱分离技术,结合高分辨质谱和核磁共振波谱学数据,对活性次级代谢产物进行分离和结构鉴定。最后采用微量稀释二倍法及CCK8法对分离化合物进行抗菌和抗肿瘤活性体外评价。结果菌株Qhu-M197为链霉菌,其16S rRNA基因序列与Streptomyces phaeoluteigriseus DSM 41896T相似度为100.00%。菌株Qhu-M197的MS固体培养基发酵产物对金黄色葡萄球菌和枯草芽胞杆菌具有显著的抑菌效果。从其发酵产物中分离得到4个单体化合物,分别是mithramycin、aerugine、aeruginol以及2,3,4,5-tetrahydro-3,5-dihydroxy-6H-1,5-benzoxazocin-6-one,其中mithramycin的抗菌和抗肿瘤活性最强,对金黄色葡萄球菌和枯草芽胞杆菌的最小抑制浓度(MIC)分别为0.012和0.095μg/mL,对HepG2人肝癌细胞株和MCF-7人乳腺癌细胞株的半数抑制浓度IC50分别为0.45和0.46μmol/L。结论以链霉菌Qhu-M197为代表的青藏高原高寒草甸放线菌是抗菌和抗肿瘤活性次级代谢产物的重要来源。

青藏高原极端生境细菌多样性差异及影响因素

土壤微生物组对于生态系统的可持续性至关重要,青藏高原独特的地理环境孕育了多样的极端环境,其土壤细菌组成差异及其驱动因素尚不清楚。【目的】探究不同极端生境土壤细菌多样性及其影响因素。【方法】对7种典型的青藏高原极端生境土壤DNA进行16S rRNA基因高通量测序,通过生物信息分析,找出不同生境细菌群落组成、功能差异;结合土壤理化因子,进一步分析细菌组成差异的潜在影响因素。【结果】通过高通量测序,从7个不同生境的36个土壤样品中共获得16323712高质量reads,26504个可操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)。在门分类水平上,各生境中注释到的放线菌门(Actinomycetota)与假单胞菌门(Pseudomonadota)相对丰度均最高;在属分类水平上,芽孢杆菌属(Bacillus)、Ambiguous_taxa、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)、假节杆菌属(Pseudarthrobacter)等为优势属。另外,不同生境中的细菌α多样性无显著差异,但是β多样性差异显著,并且通过LEfSe分析进一步说明了不同生境细菌群落结构的差异性。通过冗余分析(redundancy analysis,RDA)发现,Mg2+、Na+和K+等常量元素是影响细菌群落结构的主要因子,而且其他土壤理化因子对不同生境中优势菌群的分布具有一定的特异性。最后,利用FAPROTAX工具对细菌群落功能预测,发现不同生境的细菌类群参与的氮、硫元素生物地球化学循环过程差异较大。【结论】青藏高原不同极端生境细菌群落结构差异较大,这一成因受到不同土壤理化因子的驱动,并且各生境下大量未注释菌属表明青藏高原具有极为丰富的潜在细菌新物种资源。

青藏高原戈壁生境中一株链霉菌新种Streptomyces haixigobicum sp.nov.Qhu-G9的多相分类学鉴定及其次级代谢产物的基因组挖掘

【背景】青藏高原极端生境具有丰富的微生物资源,同时也是微生物药物的重要来源,但是大量微生物新资源尚待开发利用。【目的】对从青藏高原戈壁土壤中分离得到的一株链霉菌Qhu-G9进行多相分类鉴定及次级代谢产物生物合成潜力分析。【方法】通过16S rRNA基因扩增、测序和系统发育分析,结合形态、生理生化、细胞化学组分及基因组测序等多相分类特征,确定链霉菌Qhu-G9的分类地位。【结果】Qhu-G9与链霉菌Streptomyces dioscori A217T和Streptomyces auranttiiacus NBRC 13017T相似度最高,均为99.22%,结合形态观察,说明该菌是一株链霉菌。基于16S rRNA基因序列构建的系统发育树显示Qhu-G9独立成支,并且其生理生化和细胞化学成分特征与最相似模式菌存在较大差异。通过基因组测序评估了与最相似模式菌的数字DNA-DNA杂交值(digital DNA-DNA hybridization,dDDH)和平均核苷酸一致性(average nucleotide identity,ANI),发现Qhu-G9与最相似菌S.auranttiiacus NBRC 13017T的dDDH与ANI值最高,分别为36.65%和88.21%,但是均低于判定新菌的阈值,进一步表明Qhu-G9为一株链霉菌属新种,并命名为Streptomyces haixigobicum sp.nov.Qhu-G9。此外,通过antiSMASH分析发现Qhu-G9基因组中存在大量编码已知和未知次级代谢产物的生物合成基因簇。【结论】从青藏高原戈壁土壤中分离得到的Qhu-G9是一株链霉菌新种,并且具有进一步挖掘活性次级代谢产物的潜力。

海拔高度对青藏高原放牧牦牛肠道菌群多样性的影响

[背景]肠道菌群与宿主健康及环境适应性密切相关,牦牛为青藏高原特有的草食性反刍动物,不同海拔高度如何影响牦牛肠道菌群组成及肠道菌群在牦牛适应高海拔生境中的作用尚不清楚。[目的]探究青藏高原放牧牦牛肠道菌群多样性及其与海拔高度间的关系。[方法]采集青海省玛沁县(海拔4220 m)和乐都县(2745 m)2个海拔高度放牧牦牛的22份新鲜粪便样品,然后利用16S rRNA基因通用引物扩增V3-V4区并进行高通量测序和分析。[结果]从22份样品中共获得1723018条有效序列,通过聚类共获得1113个操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU),注释到22个门和263个属。在门和属分类水平上,2组样品中的优势菌为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、瘤胃菌科UCG-005菌属(Ruminococcaceae;CG-005)和理研菌科RC9菌属(Rikenellaceae;C9;ut;roup),但是其相对丰度在2组样品中差异显著。随着海拔升高,厚壁菌门和瘤胃菌科UCG-005菌属相对丰度显著提高,而拟杆菌门和理研菌科RC9菌属的相对丰度显著降低。对不同样品菌群组成和差异分析表明,放牧牦牛的肠道微生物群落组成受不同海拔环境的影响较大。此外,通过PICRUSt2功能预测分析表明,随着海拔升高,能量代谢、辅因子代谢、维生素代谢、核苷酸代谢、多糖代谢和氨基酸代谢等相关代谢通路显著富集,这可能与牦牛通过提高牧草利用效率并获取更多能量以适应极端高海拔环境有关。[结论]不同海拔环境放牧牦牛的肠道菌群组成具有明显的差异,并且肠道菌群对于牦牛适应高海拔生境具有重要功能。