废弃稀土尾砂地先锋植物根区核心菌群研究

为探究稀土矿区废弃尾砂地胁迫生境下先锋植物根相关微生物组的群落结构和集群模式,该文采集废弃3年、6年、10年的稀土尾矿土壤及典型先锋植物芒萁和芒草根样品,利用16S rRNA高通量测序技术对先锋植物根相关微生物组进行测序和生物信息学分析。结果表明,自然演替下芒萁和芒草根区形成了以高耐性菌和植物促生菌为主的核心微生物,如杆菌科、蓝藻科、伯克氏菌科、鱼孢菌科等;根部分区导致芒萁根际与非根际土壤的微生物群落组成存在较大差异,但芒草的较为相似;芒萁根内富集菌群与稀土高度相关,而芒草的与金属耐性相关;2种植物根区均出现了甲基营养型菌属和与营养获取相关的基石物种,可能是芒萁和芒草成为废弃稀土尾砂地先锋植物的关键。

污水处理厂低温运行期活性污泥核心菌群初探

东北部冬季污水处理效果较差,污泥效能不佳,该文以长春市5座污水处理厂为研究对象,利用高通量测序技术分析了污水处理厂活性污泥中的微生物组成,最后通过5座污水处理厂活性污泥微生物共有OTUs及优势菌属功能特性初步鉴定出核心功能微生物。结果表明,不同污水处理厂的活性污泥微生物丰富度及多样性没有显著差异性(P>0.05)。初步确定了2个阶元系统的优势微生物,在门水平上为Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes、Acidobacteria、Actinobacteria Verrucomicrobia,且均与生物降解相关。属水平上为Dechloromonas、Zoogloea、Arcobacter、Ferribacterium、Candidatus_Accumulibacter、Sulfuritalea,其中与生物降解污染物相关的有Dechloromonas、Arcobacter、Ferribacterium、Candidatus_Accumulibacter、Sulfuritalea;与促进活性污泥菌胶团生长相关的菌属有Zoogloea。以上微生物有较高可能性为东北地区城市污水处理厂冬季运行期活性污泥微生物核心菌群。该研究对于低温状态下城市污水处理厂活性污泥核心微生物菌群的判别及通过技术调控功能菌从而强化冰封期污水厂出水效果均具有借鉴意义。

塑料降解昆虫肠道核心真菌的多样性

大麦虫(Zophobas atratus)、黄粉虫(Tenebrio molitor L.)、黑粉虫(Tenebrio obscurus)和大蜡螟(Galleria Mellonella L.)幼虫均能取食和降解聚苯乙烯泡沫塑料。在昆虫降解塑料的过程中,肠道菌群发挥了重要作用。现有报道大多集中在对塑料降解昆虫肠道细菌的研究上,对其肠道真菌的研究比较缺乏。本研究通过ITS rDNA扩增子测序,发现四种昆虫肠道真菌群落结构基本情况相似。门水平上子囊菌门(Ascomycota)具有绝对优势;科水平上酵母科(Saccharomycetales)和格孢菌科(Pleosporaceae)具有较高的相对丰度;属水平上双角菌属(Diutina)、念珠菌属(Candida)、链孢菌属(Alternaria)、丛赤壳属(Nectriaceae)、镰刀菌属(Fusarium)占据优势。经对比分析找到了33个共有的核心真菌OTUs,这些OTUs的序列占每种昆虫总序列的51.2%~94.6%,其中OTU 1在所有样品中的相对丰度均较高(17.7%~80.6%),表明其在昆虫肠道中的普遍性及重要性。FUNGuild预测到的核心菌群大都属于腐生菌,在物质循环降解中有一定作用,是潜在的塑料降解菌。本研究揭示了在昆虫肠道中存在的四种具有聚苯乙烯泡沫塑料降解能力的核心真菌菌群,为进一步阐明昆虫降解塑料的机制及挖掘塑料降解微生物菌株提供了新的启示。

基于高通量测序技术奶豆腐核心细菌类群的研究

使用MiSeq高通量测序技术对15个奶豆腐样品中细菌多样性进行了解析。结果表明,新疆维吾尔自治区塔城地区奶豆腐中优势细菌门为Proteobacteria(变形菌门)、Frimicutes(硬壁菌门)、Actinobacteria(放线菌门)和Bacteroidetes(拟杆菌门)。在所有样品中均存在且相对含量大于1.0%的细菌属为Lactobacillus(乳杆菌属,19.66%)、Acetobacter(醋酸杆菌属,16.69%)、Lactococcus(乳球菌属,13.90%)、Enterobacter(肠杆菌属,11.42%)、Staphylococcus(葡萄球菌属,3.33%)、Acinetobacter(不动杆菌属,2.79%)和Streptococcus(链球菌属,1.14%)。核心分类操作单元矩阵OTU注释为乳酸杆菌属、Macrococcus(巨球菌属)、乳球菌属、肠杆菌属、不动杆菌属和醋酸杆菌属。由此可见,塔城地区奶豆腐中含有大量的细菌类群,且以乳杆菌属、醋酸杆菌属、乳球菌属和肠杆菌属细菌为主。

类产碱假单胞菌核心杀虫蛋白基因的转化及杀虫活性

【目的】利用类产碱假单胞菌核心杀虫蛋白基因(Core Pseudomonas pseudoalcaligenes insec-ticidal protein gene,cppip)构建植物表达载体并转化烟草,以研究cppip在高等植物体内表达产物的活性。【方法】cppip在烟草基因组中的整合及转录通过烟草转化系T0代种子发芽的抗生素抗性分离及其T1代株系的分子检测来证明;烟草转化系后代表达产物的杀虫效果通过测定蝗虫死亡率来分析。【结果】证明了cppip能以一定拷贝数插入到烟草基因组内,并按照孟德尔遗传方式传递给后代;比较含信号肽(signal peptide sequence,SPS)和不含信号肽的类产碱假单胞菌杀虫蛋白基因(Pseudomonas pseudoalcaligenes insecticidal protein gene,ppip)表达产物的杀虫活性,发现不含SPS的ppip烟草转化系蛋白表达产物对2～3龄蝗虫幼虫的平均致死率为83.37%,并对幼虫的生长发育有明显抑制作用,而含有SPS的ppip烟草转化系蛋白表达产物对2～3龄蝗虫幼虫的平均致死率为15.65%,两者之间有着显著的差异。【结论】推测ppip的SPS会影响该基因在高等植物体内表达产物的活性,本研究结果对于高效利用ppip进行植物转化及抗虫具有重要参考价值。

茶树菇农艺性状比较及菌株筛选分析

对17种茶树菇菌株的菌丝长势、菇体颜色、抗逆性、开伞度、产量及生物学效率等多项农艺性状进行评比实验。结果显示,茶树菇大部分菌株菌丝长势都很好,较易开伞,具有较强抗逆性,原基发生约34 d^48 d,初潮时间约40 d^53 d,且生物学效率近50%以上,其中浅灰褐色品系菌丝长势偏好。但白菇和As-F各项农艺性状均较弱。综合比较后筛选出优良的核心菌株As-1。

蘑菇酱油的细菌群落及挥发性风味特征

为了探究细菌发酵对蘑菇酱油挥发性风味的贡献,采用高通量测序技术和GC-MS对其细菌群落和风味组成进行了研究。与传统大豆酱油相比,猴头菇和草菇酱油的细菌多样性和丰富度明显降低,特别是Stenotrophomonas丰度被显著下调,这促使酯、醇、醛、酮和芳香杂环类风味组分趋于多样化。杏鲍菇、双孢菇、滑子菇酱油的细菌组成与大豆酱油相似,均以Roseburia和Sphingomonas为核心发酵菌。杏鲍菇和双孢菇酱油形成了以亚麻酸乙酯和十六碳酸乙酯主导的特征酯香,丰富的2,3-丁二醇为滑子菇酱油提供了浓郁的醇香。姬松茸、茶树菇、香菇、鸡腿菇酱油中细菌趋于共生,并且风味贡献菌群由Faecalibacterium、Vibrio和Psychrilyobacter主导。亚油酸乙酯和乙醇分别是茶树菇和香菇酱油的特征香气成分。发酵细菌的系统发育型和共发生特点决定了蘑菇酱油的风味品质,这些研究为蘑菇酱油的改良和发展奠定了基础。

冰川棘豆(Oxytropis glacialis)根系土壤细菌多样性特征

冰川棘豆是青藏高原高寒草原和荒漠草原主要伴生毒草之一,对青藏高原草地退化及畜牧业的发展产生严重影响。对4种不同生态环境中冰川棘豆根系土壤细菌的16S rRNA进行高通量测序及生物信息学分析,结合土壤的理化性质,分析了不同生态环境下冰川棘豆根系土壤细菌群落多样性及其与土壤理化因子的关系,探讨了根系土壤细菌对冰川棘豆在高寒生态系统中形成优势种可能的影响。结果表明,在不同生态环境下冰川棘豆根系土壤细菌多样性丰富,且受土壤pH和有机物影响最大,同时,能够保持稳定的核心菌群网络,对冰川棘豆在高寒生态系统中形成优势种具有促进作用。

茶菌人工复合菌剂构建和发酵性能分析

利用从茶菌中分离纯化的4个优势菌株构建人工复合菌剂。通过单独培养和不同复合方式培养的比较,确定菌株在茶菌发酵和菌膜形成中的作用;采用高效液相色谱、顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用等方法分析茶菌发酵过程中主要生化成分变化;经历多次传代接种后,采用人工分离和宏基因组分析相结合分析菌群组成和稳定性。结果表明:供试的4个菌株中,葡糖醋杆菌J5(Gluconacetobacter sp.J5)是产生纤维素和菌膜的核心菌株。混合菌株组合C3C5C6J5发酵后在菌体生长、糖利用、发酵液pH值、总酸度和茶多酚含量等指标与自然发酵相似。经历6代转接后菌群稳定,复配的菌株在人工菌群中均为优势菌株。表明从天然茶菌饮料中分离纯化功能菌株,通过菌株复配构建稳定的人工发酵剂可行,为茶菌的标准化工业生产打下基础。

宠物犬牙菌斑的微生物菌群结构分析

【目的】为了更加有效的防治犬齿病。【方法】采集北京地区动物医院就诊犬的牙菌斑样本64例,利用Illumina HiSep测序平台对微生物16S rRNA的V3~V4高度可变区扩增产物进行测序,分析牙菌斑微生物的群落结构。【结果】通过检测共得到1567731条可分析序列,每个样本的平均序列为24495条,这些序列经过处理可划分为14个门,159个属。其中有5个高丰度菌门(96.93%),以及6个核心菌属(73.41%),分别为卟啉单胞菌属(Porphyromonas,19.96%)、放线菌属(Actinomyces,14.12%)、棒杆菌属(Corynebacterium,12.19%)、奈瑟菌属(Neisseria,13.24%)、梭杆菌属(Fusobacterium,9.17%)、密螺旋体属(Treponema,4.73%)。【结论】卟啉单胞菌属、放线菌属、棒杆菌属、奈瑟菌属、梭杆菌属和密螺旋体属是宠物犬牙菌斑微生物群落结构的核心菌属。

合成菌群的构建及其对发酵香肠风味的改良效果

以自然发酵香肠为研究对象,通过分析其细菌群落优势菌属(相对丰度>1%)、共现菌属(Spearman相关性系数|ρ|>0.5,P<0.05),以及与挥发性风味物质显著相关(P<0.05)的菌属,确定出调控自然发酵香肠典型风味的核心菌群,据此构建合成菌群,与进口商业发酵剂发酵香肠进行对比,分析合成菌群对发酵香肠感官和风味的改良效果。结果表明:自然发酵香肠的核心菌属为葡萄球菌属(Staphylococcus)、乳杆菌属(Lactobacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和链球菌属(Streptococcus),以上述菌属对应的代表性菌种清酒乳杆菌(Lactobacillus sakei)、嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)、马胃葡萄球菌(Staphylococcus equorum)和木糖葡萄球菌(Staphylococcus xylosus)构建的合成菌群制备改良发酵香肠,其感官特性及风味明显优于商业发酵剂制备发酵香肠,具体表现为:前者的清新味和甜香味较为明显,酸味、咸味和金属异味较淡,特别是具有潜在清新味和果香味的醛类和芳香烃类物质含量显著高于后者(P<0.05)。

基于高通量测定肉鸡回肠微生物多样性及PICRUSt基因预测分析

本试验旨在研究健康肉鸡回肠的微生物群落结构及功能。采用高通量测序技术对15只鸡的回肠内容物进行测序,按照97%的相似度归类操作分类单元(OTUs),去除序列数量少的OTUs(n<2),然后进行生物信息学分析及PICRUSt基因预测。结果表明:1)共获得424 062条tags,并归类于1 002个非单OTUs,样品平均tags为(28 271±8 855)条,平均OTUs为(261±82)个。2)所有样品共含有20个菌门,160个菌属。其中,共享核心菌门4个,分别是厚壁菌门(85.35%)、变形菌门(6.09%)、蓝细菌门(2.15%)和放线菌门(0.16%);共享核心菌属19个,占样品微生物总量的93.75%。3)鸡回肠样品预测得出328个功能。从前20个功能热图可知,各样品的效能存在差异。由此可见,鸡回肠微生物群落复杂,但主要菌群相对稳定。本试验为进一步研究鸡回肠微生物群落结构与功能提供了参考依据。

许氏平鲉仔鱼、稚鱼、幼鱼肠道微生物群结构特征

采集常规饲养的健康许氏平鲉1日龄仔鱼,9、20日龄稚鱼,54、95日龄幼鱼,运用Illumina MiSeq PE300平台,对其肠道微生物的16S rDNA V3~V4可变区进行高通量测序,共获得1039个运算分类单位、667个属。在丰度高于1%的菌属水平上,野生鱼肠道菌群丰度的平均值(86%)远高于幼鱼时期的平均值(73.5%)。不动杆菌属为仔鱼、稚鱼、幼鱼肠道中最优势菌属(丰度为26.2%~45.3%);短芽孢杆菌属次之。结合共有菌属分析获得11个核心菌群,芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属、不动杆菌属、根瘤菌属等的丰度随仔鱼、稚鱼、幼鱼生长先升后降,均在54日龄时丰度最高;弧菌属则呈现相反的趋势(0.37%~12.41%),54日龄时丰度最低。仔鱼、稚鱼、幼鱼与野生个体肠道仅有14个共有菌属,短芽孢杆菌属、Massilia的最小丰度值分别是野生个体肠道中最大丰度值的9倍和32倍,差异明显。本研究揭示了许氏平鲉仔鱼、稚鱼、幼鱼肠道菌群结构特征及其发生、发育的过程,为苗种繁育阶段肠道生理健康调控提供理论依据。

猪肠道微生物组成、影响因素及其对重要经济性状的影响研究进展

肠道微生物在调节宿主生理机能、代谢和免疫功能等方面发挥着非常重要的作用,是影响猪健康和重要经济性状表型的重要因素之一。近年来,人们对猪肠道微生物的研究和了解越来越深入,了解猪肠道微生物组成将有助于为从肠道菌群方向入手改善猪群健康和提高生产性能提供参考。作者首先综述了不同发育阶段、不同肠道部位以及主要商品猪和中国地方猪肠道核心菌群组成;其次系统总结了宿主遗传背景、饲粮种类、性别、环境以及抗生素、益生菌和饲料添加剂使用等因素对猪肠道微生物组成的影响;最后概述了猪肠道微生物主要功能及其对饲料利用率、脂肪沉积、宿主行为和免疫炎症等方面的影响。

哈密地区奶疙瘩微生物多样性研究

采用MiSeq高通量测序技术对采集自新疆维吾尔自治区哈密地区4个奶疙瘩样品中微生物多样性进行解析。结果表明,奶疙瘩中细菌门主要隶属于硬壁菌门(Firmicutes,44.47%)、变形菌门(Proteobacteria,41.63%)和放线菌门(Actinobacteria,5.77%);真菌门主要隶属于子囊菌门(Ascomycota,77.10%)、担子菌门(Basidiomycota,11.74%)和毛霉菌门(Mucoromycota,7.36%)。细菌属主要隶属于乳杆菌属(Lactobacillus,21.34%)、醋杆菌属(Acetobacter,12.44%)、不动杆菌属(Acinetobacter,9.86%)和乳球菌属(Lactococcus,9.06%);真菌属主要隶属于毕赤酵母属(Pichia,19.53%)、曲霉属(Aspergillus,18.94%)和耐碱酵母属(Galactomyces,15.87%)。核心分类操作单元(operational taxonomic units,OTU)中细菌类群主要以Lactobacillus、Acetobacter、Acinetobacter和Lactococcus为主,核心真菌类群主要以Pichia、Aspergillus和Backusella为主。

北京地区油松与大叶黄杨叶际表生真菌多样性及群落组成

叶际真菌在影响植物健康和促进生物地球化学循环等方面发挥着重要作用。然而,目前还缺乏北京城市绿化树木叶际表生真菌多样性与群落组成的研究。本研究以北京常见的绿化树木油松(Pinustabuliformis)与大叶黄杨(Euonymusjaponicus)为研究对象,对市中心向北的4个采样点(安定门地区、和平街地区、亚运村地区和北七家地区),及4个月份(一月、四月、七月和十一月)的树木叶际表生真菌通过高通量测序技术进行多样性及群落组成研究。结果表明,油松与大叶黄杨分别得到2,051和1,970个扩增子变异特征序列(ASVs),其中座囊菌纲、锤舌菌纲和银耳纲是优势菌纲。不同地点间,叶际表生真菌的α多样性指数由市中心向北呈现先降低后升高的变化趋势;4个月份间,油松的α多样性指数存在差异,大叶黄杨则均为十一月最高。NMDS分析表明两种常绿树木间叶际表生真菌群落组成存在显著差异(ANOSIM,P=0.001)。线性判别分析表明,油松的差异指示属为短柄霉属(Aureobasidium)、拟盾壳霉属(Paraconiothyrium)、圆盘菌属(Orbilia)等7属,大叶黄杨为白粉菌属(Erysiphe)、链格孢属(Alternaria)、黑孢霉属(Nigrospora)等7属。回归分析表明,平均降水与油松叶际表生真菌丰富度呈显著正相关关系,与大叶黄杨叶际表生真菌丰富度呈显著负相关。通过网络分析将油松中的空泡茎点霉属(Vacuiphoma)和大叶黄杨中的空泡茎点霉属(Vacuiphoma)、木拉克属(Mrakia)、弯孢属(Curvularia)、白粉菌属(Erysiphe)确定为核心节点菌属。真菌群落功能预测得出腐生功能类群和病理功能类群分别是油松和大叶黄杨叶际表生真菌的主要类群。深入研究绿化树木的叶际表生真菌多样性及其作用有助于在未来城市绿化管理中更科学地发挥叶际表生真菌的生态功能。

基于短程反硝化厌氧氨氧化新型污水生物脱氮工艺的研究进展

短程反硝化厌氧氨氧化(PD/A)工艺凭借其无需曝气、废物质产量低、有机碳源需求少等优点,被视为近年来最具有主流工程应用前景的新型生物脱氮工艺。本文首先阐述了PD/A工艺的原理及特点;随后从pH、碳源、盐度以及重金属等方面总结了影响PD/A工艺的关键因素,同时提出了实现PD/A工艺核心功能菌群快速富集以及良好协同的调控策略;而后概括了由PD/A工艺发展而来的多种衍生工艺,并从工艺稳定性、经济性和可调控性等方面,分析了这些衍生工艺的研究前景;最后展望了PD/A工艺未来的研究重点,认为借助宏基因组学技术探明不利生境胁迫下PD/A工艺的抗性形成机制,有利于未来主流厌氧氨氧化(Anammox)工艺的实际工程应用;同时认为于双碳背景下与现有成熟的生物脱氮工艺相耦合,实现各类废水的经济、高效和达标处理,将会是PD/A工艺未来的一个重点研究方向。

灰飞虱核心共生菌的鉴定

媒介昆虫的核心共生菌能被用作基因工程菌发挥抗病毒功能。灰飞虱是一种重要的农业害虫,其传播的水稻条纹病毒造成水稻的大面积减产甚至绝收。【目的】本研究对不同稻区及温室饲养的灰飞虱进行菌群组成分析并初步鉴定灰飞虱的核心共生菌。【方法】通过16S rDNA介导的二代测序技术,分析了2018–2020年间采集自云南昆明、河南开封、河南范县稻区以及温室的灰飞虱的菌群组成。【结果】所有37个灰飞虱测序样本均携带细胞内和细胞外共生菌,细胞内生菌沃尔巴克氏体属(Wolbachia)为灰飞虱最稳定的核心共生菌,在所有样本中存在,平均相对丰度51.96%,其代表性序列OTU45占据该属85条OTU序列总数的96.55%。除Wolbachia之外,其他常见核心菌均为胞外菌,其中4种平均相对丰度最高的常见核心菌分别为不动杆菌属、泛菌属、肠杆菌属和假单胞菌属,在10种常见核心菌中平均占比0.25%–2.97%。不同稻区的灰飞虱各有优势菌,昆明为立克次体属,范县为杀雄菌属和Cardinium,开封为醋杆菌属、泛菌属和Sulcia。这些田间的优势菌包括多种细胞内生菌。稻田灰飞虱在温室进行24 h蔗糖饲喂后,Wolbachia相对丰度显著升高,菌群结构与温室灰飞虱更加接近;继代培养后,除Wolbachia之外的细胞内生菌丢失或以低丰度存在于部分样本中。【结论】本研究初步阐明灰飞虱的菌群组成并鉴定了常见核心菌及3个中国稻区的优势共生菌,为通过核心菌进行抗病毒的研究提供了可选择的共生工程菌靶标。

甘蔗联合固氮的回顾与展望

在巴西,某些甘蔗品种能通过生物固氮获得生长所需氮素。对甘蔗根际固氮菌和内生固氮菌的研究曾引领了非豆科植物联合固氮的研究。内生固氮菌Gluconacetobacter diazotrophicus表现出很多特性,与Herbaspirillum seropedicae、H.rubrisubalbicans、Nitrospirillum amazonense和Paraburkholderia tropica组成的固氮菌剂能联合甘蔗固氮并促进甘蔗生长。近年来的研究发现分类上属于Bradyrhizobium和Rhizobium等属的根瘤菌在与甘蔗联合的核心固氮菌群之中,以不结瘤的方式在甘蔗体内活跃地表达固氮酶基因。综述了这些甘蔗联合固氮菌的特色研究并探讨优化甘蔗联合固氮的策略。

THE COEXPRESSION OF THE preS1(1-42) AND THE CORE(1-144)ANTIGEN OF HBV IN E.coli

Objective.To study the therapeutic T cell vaccine for the treatment of chronic hepatitis B by improving the cellular immunization of HBsAg vaccine with the coexpression of the preS1(1-42)and the Core(1-144)anti-gen of HBV in E.coli.Methods.The genes of HBcAg (1-144)and preS1(1-42)were amplified and fused by PCR.This fused gene was inserted in the prokaryotic expression vector pET-11d and expre ssed in E.coli.Results.It was showed by SDS-PAGE that the pr otein molecular weight of the coexpr ession product was about 20kD,20%of all bacteria prote in.The monoclonal antibodies again st core and preS1antibody could re-act with this fused protein by Western-blot technique respectively.The fused gene was verified by sequencin g.Under the immune electron microscop y,this fused protein is typical particles of HBcAg but in an aggregated form.Conclusion.The results might aid for studying T c ell immunotherapeutic vaccine for c hronic hepatitis B.