环境条件对磁螺菌生长的影响(英文)

目的了解碳源种类及浓度、氧、还原剂等条件对磁螺菌(Magnetospirillumgryphiswaldense)生长的影响;建立深层培养磁螺菌及磁小体的技术。方法在60ml血清瓶中,将供试菌株在不同种类和浓度的碳源培养基,不同氧浓度等条件下培养,测定OD600nm;在5L自动控制发酵罐(L.E.MarubishiCo.Tokyo,Japan)中,控制pH、温度及转速分别为7.2、30℃、400r/min,通气量为1.0L/min￣1.2L/min,氧浓度为0.5%￣0.7%的条件下,以乙酸钠-苹果酸培养基和乳酸钠培养基深层培养供试菌株,测定OD600nm。用高效液相色谱等分析培养过程中碳氮源变化规律;用电子显微镜观察磁小体的合成。结果碳源的种类及浓度是影响该菌生长和磁小体合成的重要因素之一;在乙酸钠-苹果酸培养基和乳酸钠培养基中深层培养25h的细胞密度分别为0.7和1.7OD600nm。结论乳酸钠培养基是适合于磁螺菌快速生长的最佳培养基。建立了深层培养磁螺菌及磁小体的技术和方法,该方法的建立对于大量获得细菌磁小体而进行应用开发具有重要意义。

响应面分析法优化磁螺菌(M.gryphiswaldense MSR-1)的培养条件

[目的]为了得到磁螺菌Magnetospirillum.gryphiswaldense MSR-1的最佳培养条件。[方法]通过单因素试验分析,确定最适于磁螺菌M.gryphiswaldense MSR-1生长的碳源和氮源分别是乳酸钠和氯化铵,综合考虑pH、乳酸钠和氯化铵3个因素对MSR-1生长的影响,用Design-Expert.8.05b软件的Box-Behnken进行响应面分析,优化MSR-1的培养条件,得到了菌体生长模型,同时取得模型最优值时各因素的水平。[结果]当乳酸钠浓度为3.17 g/L,氯化铵浓度为0.43 g/L,pH为6.98时,理论预测的OD600值为0.797,并在该条件下进行了3次重复验证试验,OD600的平均值为0.792,与理论值基本吻合。[结论]在菌体生长过程中,氯化铵和pH及乳酸钠和pH对菌体的交互作用显著,乳酸钠和氯化铵对菌体生长的交互作用不显著。菌体生长模型达到显著水平,可以对磁螺菌M.gryphiswaldense MSR-1在不同条件下的生长情况进行分析与预测。

趋磁螺菌AMB-l磁小体合成相关基因的克隆及功能分析

为了更清楚的了解趋磁螺菌产磁小体的合成机理和调节途径,用Tn5转座子诱变的方法筛选得到了2株磁小体合成降低的突变株,并克隆了突变株中被插入失活的基因,分别为编码ABC型Fe3+转移系统中的离子结合蛋白的amb3385基因和功能未知的amb3672基因.互补实验表明携带amb3385和amb3672基因的广宿主载体可以不同程度地恢复突变株中磁小体的合成,证明了D.Schüler关于磁小体合成假说的第一个步骤,即Fe3+从胞外向经由Fe3+转运蛋白运输至了胞内.由于amb3672基因比对时未发现特殊相似基因,其功能尚需进一步研究.

趋磁螺菌纳米磁小体的特征及标准化检测体系

目的:纯化趋磁螺菌细胞内合成的纳米级四氧化三铁颗粒(磁小体),并对其进行表征,建立标准化检测体系。方法:采用磁性分离系统获得磁小体,分别用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、动态光散射(DLS)、zeta电位测定、室温磁滞回线测量等方法进行表征。结果:TEM分析显示,磁小体平均粒径约为43 nm,XRD线宽化法计算其晶粒大小约为35 nm;TEM和FTI-R分析显示,纯化的磁小体表面的质膜完整,—NH2存在,可作为连接其他化合物的位点;zeta电位分析表明,在水溶液中磁小体表面的zeta电位为-32.3 mV,体系比较稳定。结论:纯化磁小体颗粒均匀,有膜包被,可作为核酸、蛋白、药物的载体而应用于不同领域。

抗氧化酶过表达对趋磁螺菌MSR-1耐氧性的影响

在格瑞斯瓦尔德磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswa ldense)MSR-1中分别过量表达3种抗氧化酶Fe-超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶HPII,并分析过量表达这3种酶对趋磁螺菌MSR-1耐氧性的影响。通过PCR分别扩增大肠杆菌DH5α的Fe-超氧化物歧化酶(sodB)、谷胱甘肽过氧化物酶(btuE)、过氧化氢酶HPⅡ(katE)基因序列,将前两个片段分别连接到广宿主质粒pBBR1MCS-2上,后一个片段连接到广宿主质粒pBBR1MCS-5上,构建成表达质粒pBBR1MCS-sodB,pBBR1MCS-btuE和pBBR1MCS-katE,将3个质粒通过双亲接合转移的方法分别转入趋磁螺菌MSR-1。3种抗氧化酶过表达对趋磁螺菌MSR-1耐氧性影响的试验结果为过量表达Fe-超氧化物歧化酶对菌体生长影响不明显;过量表达谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶HPII使趋磁螺菌MSR-1致死。上述试验结果表明抗氧化酶系在菌体耐氧过程中的全局协调调控的重要性。

铁因素对趋磁螺菌AMB-1磁小体形成及其相关基因表达的影响

目的 观察铁（Fe3＋）对趋磁螺菌AMB-1磁小体形成及相关基因表达的影响,为优化磁小体最适生长条件和探讨磁小体形成机制提供实验依据.方法 驯化的无磁性AMB-1接种到有Fe3＋或无Fe3＋培养基中培养,测定Cmag值和透射电镜研究磁小体形成,qRT-PCR检测磁小体相关基因mms13,mms6和magA表达.结果 在好氧条件下,有Fe3＋培养的AMB-1 Cmag值增长明显,磁小体呈短链状排列;无Fe3＋培养AMB-1无磁小体;有Fe3＋比无Fe3＋培养细胞mms13上调表达,magA下调表达.微氧条件下,有Fe3＋比无Fe3＋培养的AMB-1 Cmag值明显增高,磁小体颗粒较大,magA上调表达.结论 铁因素促进趋磁螺菌AMB-1磁小体形成,并明显影响mms13和magA基因表达.

氧因素对趋磁螺菌AMB-1磁小体形成及其相关基因表达的影响

目的 观察氧因素对趋磁螺菌AMB-1生长量、磁小体形成及其相关基因表达的影响,为确定磁小体合成最适条件和研究磁小体形成机制提供实验依据.方法 在地磁有铁条件下,AMB-1经培养驯化接种,分别置于好氧和微好氧条件下培养.定时取样检测菌液OD600和Cmag值来研究细胞生长量和磁性增长量;用透射电镜观察16h菌样的磁小体形态;qRT-PCR检测磁小体相关基因mms13,magA和mms6的表达.结果 有铁微氧种子转至好氧条件培养12h后,其OD600值较对照组显著升高,2.5h后Cmag值明显降低,磁小体链短而疏松.16h菌样mms13,magA,mms6基因表达无明显差异.有铁好氧种子转至微氧条件培养14h后,其OD600值较对照组显著降低,10h后Cmag值显著增高,磁小体呈紧密的长链分布,16h菌样mms13基因表达量增加6倍,magA和mms6明显增高.结论 好氧条件有利于AMB-1细胞的生长,微氧条件促进磁小体的形成,并明显影响mms13,magA和mms6基因表达.

趋磁螺菌中磁小体链装配相关基因及其功能

趋磁细菌(MTB)依赖于体内磁小体结构在磁场中取向,多个磁小体以一定的组织形式排列是形成菌体内生物磁罗盘的重要环节.多数趋磁细菌中磁小体成链排列,有效增加了细胞磁偶极矩,从而使菌体表现出在环境磁场中定向的能力.趋磁螺菌M.magneticum AMB-1和M.gryphiswaldense MSR-1中磁小体均沿细胞长轴形成一条磁小体链.通过对相关基因突变体表型的研究,结合对磁小体链形成过程的实时动态观察,人们已初步了解MamJ、MamK和MamA等基因在磁小体链装配和维护过程中的功能.本文介绍了近年来趋磁螺菌磁小体链装配过程中重要功能性基因的研究进展,并重点分析了AMB-1和MSR-1中磁小体链装配的差异.

应用mRNA差异显示技术筛选磁螺菌MSR-1磁小体合成相关基因

为寻找Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1中与磁小体合成相关的基因,实验利用氧气浓度对MSR-1生长的影响,应用m RNA差异显示技术筛选与磁小体合成相关的c DNA片段,经测序后获得7条差异片段序列.共得到M-1,M-2,…,M-7共7条差异片段,然后进行生物信息学分析.片段M-2和片段M-3推测蛋白质均含有保守结构域Mqs R,根据Mqs R对生物膜形成有重要调节作用推测此片段可能与磁小体外膜的形成有关.其中M-4推测蛋白质具有保守结构域rpo H2,推测此片段编码的蛋白质可能是识别MSR-1中磁小体合成相关基因起始位点的酶.片段M-5推测的蛋白质具有PPK2超家族和ALDH-SF超家族,推测片段M-5编码蛋白质的功能可能是为磁小体提供能量.片段M-6,M-7编码蛋白质推测功能可能也是为MSR-1合成磁小体提供能量.

固氮条件下Greifswald磁螺菌的深层培养及其固氮活性的调节

建立了Greifswald磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense)在固氮条件下(微好氧和限铵)的深层培养技术.在以乳酸钠为碳源的限氮培养基中,通入含0_4％-0.8％O2的氮气,pH和温度分别控制在7.2和30℃,经3次补料,培养21h细胞密度A600nm可达1.3,固氮活性为217nmol/h.氧和铵对固氮活性有明显的抑制作用,说明该菌具有固氮酶合成后的活性调节系统.

α变形菌纲磁螺菌属TaqMan探针实时荧光定量PCR快速检测方法的建立

目的建立一种快速有效检测环境中q变形菌纲磁螺菌属细菌的方法。方法本研究以α变形菌纲磁螺菌属保守且特异的16SrRNA片段为靶序列，化学合成基因序列，制备重组质粒作为磁螺菌属检测的标准品；用实时荧光定量聚合酶链反应（FQ—PCR）技术，针对目的片段基因设计特异性引物和TaqMan荧光探针，进行实时荧光定量PCR检测，运用统计学方法评价该方法的特异性、敏感性及重复性。结果本实验成功构建了质粒PUC19-QC，引物、探针特异性良好，标准曲线在5．10×10^1～5．10×10^7拷贝数之间具有较好的线性关系，相关系数R2=0．999。该法最低可检测到5．10x10个DNA拷贝数，灵敏度明显高于普通PCR；重复性试验表明．荧光定量PCR检测结果Ct值波动范围较小，α值的标准差均小于0．23，表明该法重复性好，可靠性高。析因方差分析表明不同稀释度之间的ct值差异有统计学意义（F=3125．305，P〈0．001），三个批次的再现性良好，差异无统计学意义（F=0．057,P=0．945），而浓度分组与时间之间也无交叉效应（F=0．533，P=0．873）。结论本实验所建立的TaqMan探针实时荧光定量PCR检测技术，能够快速有效地检测仅变形菌纲磁螺菌属细菌，且检测结果稳定，受外界条件如时间、气温等影响小。

磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense)氢酶基因功能分析及对细胞生长的影响

探讨了磁螺菌(Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1)氢代谢与细胞生长、磁小体合成之间的关系.分别构建了吸氢酶大亚基基因hupL缺失突变株L206和氢酶大亚基基因hyaB与hupL的双缺失突变株B206.比较了野生型菌株与突变株在摇瓶培养条件下的吸氢量、放氢量、细胞生长曲线和铁的吸收,并结合电子显微镜观察了细胞内磁小体合成情况.结果表明,磁螺菌HupSL为专一性的吸氢酶,HyaAB为专一性的放氢酶;L206在磁小体合成过程中的放氢量相对较高,其生长速度、铁吸收速度明显快于MSR-1及B206.推测磁螺菌可通过上述吸氢酶和放氢酶的作用适当调节细胞内还原力的平衡,促进铁的吸收和磁小体合成.

《微生物学报》发表的论文荣获“第五届中国科协期刊优秀学术论文奖”

为了提高学术期刊质量,鼓励科技工作者发表高质量的学术论文,促进学科发展和人才成长,自2003年起,中国科协每年举办一次期刊优秀论文评选活动。2007年《微生物学报》编辑部推荐中国农业大学生物学院李峰等的论文参加第5届评比活动【李峰,李颖,姜伟,王珍芳,李季伦.趋磁螺菌遗传操作体系的建立及磁小体缺失突变株的筛选.2004,44(4):440-444】,经专家评审委员会评审,此文荣获第5届中国科协期刊优秀学术论文奖。