Enhancement on the ammonia oxidation capacity of ammonia-oxidizing archaeon originated from wastewater:Utilizing low-density static magnetic field

Ammonia-oxidizing archaeon(AOA)could play important roles for nitrogen removal in the bioreactors under conditions such as low pH and low dissolved oxygen.Therefore,enhancing ammonia oxidation capability of AOA has great significance for water and wastewater treatment,especially under conditions like low dissolved oxygen concentration.Utilizing a novel AOA strain SAT1,which was enriched from a wastewater treatment plant by our group,the effect of magnetic field on AOA’s ammonia oxidation capability,its magnetotaxis and heredity were investigated in this study.Compared with control experiment,AOA’s maximum nitrite-N formation rate during the cultivation increased by 56.8%(0.65 mgN/(L·d))with 20 mT magnetic field.Also,it was testified that AOA possessed a certain magnetotaxis.However,results manifested that the enhancement of AOA’s ammonia oxidation capability was not heritable,that is,lost once the magnetic field was removed.Additionally,the possible mechanism of improving AOA’s ammonia oxidation capability by magnetic field was owing to the promotion of AOA single cells’growth and fission,rather than the enhancement of their ammonia oxidation rates.The results shed light on the application of AOA and methods to enhance AOA’s ammonia oxidation capability,especially in wastewater treatment processes under certain conditions.

一株深海热液口超嗜热古菌的分类鉴定及高温酶活性研究

对一株分离自深海热液口古菌HJ21进行了分类鉴定及高温酶活性的研究。该菌株是极端嗜热的厌氧球菌，直径为1．0～1．2μm。菌株最适生长温度88℃；菌株生长pH为5．0—9．0，最适pH为6．5～7．0；菌株生长NaCI质量浓度为10～50g·L^-1，最适为20g·L^-1。根据其形态特征、生理生化特性以及16S rRNA基因序列分析结果，确定HJ21菌株为热球菌属（Thermococcus）。该菌株能产生高热稳定的高温α-淀粉酶、普鲁兰酶、α-葡萄糖苷酶和蛋白酶，这些酶的最适作用温度分别为95、95、100和100℃，α-淀粉酶、普鲁兰酶和α-葡萄糖苷酶在90℃的半衰期分别为5、5和2h；蛋白酶在100℃保温2．5h后仍具有84％的酶活性。

腾冲热海一株嗜酸热硫化叶菌的分离与鉴定

从云南腾冲热海酸性温泉中分离纯化出一株极端嗜酸热菌株K4．1，并对其进行形态观察、生长特征、碳源和能源利用及16S rRNA基因分析。该菌株细胞形态为不规则球形，有单生鞭毛，严格好氧，兼性自养，能利用元素硫作为能源，也能利用酵母膏、精氨酸或核糖作为碳源和能源。其最适生长温度为75℃，最适pH为3．5。通过16S rRNA基因序列相似性对比对该菌株进行鉴定，结果表明该菌株与硫化叶菌属标准菌株的相似性介于86．6％～94．3％之间，与分离自腾冲热海的腾冲硫化叶菌Sulfolobus tengchongensis RT8—4菌株序列相似性最高，达到98．9％，可将菌株K4-1鉴定为硫化叶菌属菌株。菌株K4-1的16S rRNA基因序列号为EU729124。

超嗜热古菌Thermococcus sp．HJ21产高温α-葡萄糖苷酶条件和酶学性质初步研究

对1株分离自深海热液口的超嗜热古菌(Thermococcus sp.HJ21)菌株进行了产α-葡萄糖苷酶条件的优化和酶学性质的初步研究。结果表明,该菌株发酵时间为6h时,较适合产胞内α-葡萄糖苷酶,发酵时间为21 h时较适合产胞外α-葡萄糖苷酶。其最适产酶温度为85℃,pH为6.5,NaCl浓度为2.5%。可溶性淀粉、酵母粉和蛋白胨促进产酶。该酶的最适作用温度为100℃,90℃半衰期(t_(1/2))为2h。最适酶作用pH值为7.0,在pH值5.0～8.0酶活力相对稳定。金属离子Cu^(2+)、Al^(3+)、Ni^(2+)对该酶有较明显抑制作用,Hg^(2+)几乎完全抑制该酶的活性,而EDTA、Fe^(3+)和K^+对该酶有激活作用。

超嗜热古菌耐热酸性α-淀粉酶的发酵条件和酶学性质研究

对一株分离自深海热液口的超嗜热古菌(Thermococcus sp.HJ21)菌株进行了α-淀粉酶发酵条件的优化和酶学性质的研究。该菌株发酵9h后到达产酶高峰,产酶温度范围为60—90℃,其最适产酶温度为80℃。产酶pH范围为5.0—9.0,最适产酶pH为7.5。产酶NaCl浓度范围为0.5%—4.0%,2.5%为最适宜NaCl浓度。糖原、淀粉、麦芽糖、酵母膏和蛋白胨促进产酶。该菌株产生的α-淀粉酶的分子量为51.4kDa,酶的最适作用温度为95℃,在100℃仍有60%的酶活力。酶在90℃的半衰期为5h,在100℃2h仍有40%的残余酶活,酶的热稳定性不依赖Ca2+。酶的最适作用pH为5.0,pH4.5仍有80%的酶活力,pH在5.5—7.0较稳定(80℃4h)。金属离子1mmol/L的Mg2+、Co2+、Sr2+、Ba2+、K+、Na+对酶有激活作用,Cu2+、Pb2+、Hg2+、Zn2+、Al3+对该酶均有抑制作用。

一株菌红素产生菌的鉴定及色素组分分析

对分离自腌鱼的高产菌红素 (bacterioruberin)的菌株r-fish进行了形态特征、生理生化特性与细胞化学组分的分析以及基于16SrDNA序列的系统发育分析。形态特征、生理生化特性及细胞化学组分的分析结果表明菌株r-fish为球形的嗜盐古菌。基于16SrDNA序列的系统发育结果表明 ,r-fish与HalobacteriumtrapanicumNCIMB784菌株的相似性为99.8% ,归入Na trinema属。用TLC法对r -fish的色素进行了分析 ,r -fish的色素组分包括菌红素(bacterioruberin)、脱水菌红素 (anhydrobacterioruberin)、双脱水菌红素 (bisanhydrobacterioruberin)和一未知色素。与Halobacteriumhalobium和Halococcusmorrhuae的色素组分相似。

嗜盐脂肪酶产生菌的筛选及其粗酶性质

从内蒙古锡林浩特地区盐湖菌种样品分离获得一株嗜盐脂肪酶高产菌，结合生理生化试验和16SrDNA序列分析结果，鉴定并命名为Haloterrigena thermotoleransZ4。该菌最适生长NaCI浓度为3．5mol／L，最高生长温度为60℃，属于嗜盐耐热古生菌。粗酶性质研究表明，金属离子（Ba^2＋、Fe^2＋、Cu^2＋）对酶有激活作用，酶活不同程度的提高了20％～30％；该酶受EDTA的抑制，酶活下降了20％，受PMSF的完全抑制。该酶对NaCl有较高的依赖专一性，至少需要0．5mol／LNaCl维持活性并且高浓度NaCl可以提高其耐热水平。醇类物质对于提高酶的热稳定性有一定作用，丙三醇效果最好。该酶对短链底物对硝基苯酚丁酸酯（p—NPB）的最适水解条件为：pH8．0、70℃、3．5mol／LNaCl：而对长链底物对硝基苯酚十六酸酯协NPP）的最适水解条件为：oH8．0、80℃、2．5mol／LNaCl。

热球菌HJ21高温α-淀粉酶基因克隆、表达及性质研究

通过简并引物扩增热球菌(Thermococcus siculi)HJ21高温α-淀粉酶保守区域之间的序列,再利用Site-finding技术获得两端未知序列。构建了在N端添加了His6标签的表达载体pEt-28a-His6-THJA后转化E.coli,在IPTG诱导下表达。进一步纯化后SDS-PAGE电泳检测达到电泳纯,重组酶分子量为50 KDa。重组酶最适作用温度和pH值分别为90℃,pH5.0。重组酶在pH为5.5时最稳定;K+,Sr2+,Mg2+,Na+对α-淀粉酶活力的促进作用不显著,Cu2+,Pb2+,Hg2+,Zn2+,N-溴代丁酰亚胺和三氯乙酸对该酶有显著抑制作用。

Hv古细菌SRP19基因的克隆、表达、重组蛋白的纯化及生物学活性的研究

目的:构建Hv古细菌SRP19蛋白的表达载体pET23d-Hv SRP19并在大肠杆菌中表达后进行纯化和研究其生物学活性,为研究SRP循环的分子机制奠定基础。方法:用体外合成的重组DNA技术,先合成具有重叠碱基的10个寡核苷酸短序列,通过拼接,获得Hv SRP19基因全长DNA后,克隆到pET23d载体上。重组质粒在大肠杆菌BL21(DE3)pLysS中的大量表达产物经Q-Sepharose离子交换层析柱纯化后再用蔗糖密度梯度超速离心法分析其生物学活性。结果:正确构建了pET23d-Hv SRP19表达载体,并在大肠杆菌BL21(DE3)pLysS中获得良好的表达;成功地纯化了表达产物,纯度达95%;证明了具有SRP19蛋白的生物学活性,能够与Hv SRP RNA相互作用形成SRP19-SRP RNA的复合物。结论:纯化的Hv SRP19蛋白与Hv SRP RNA相互作用所形成的复合物,被认为是启动SRP颗粒形成和功能发挥的开始。

极端嗜热菌Pyrococcus furiosus热休克蛋白HSP60的克隆表达和纯化

[目的]研究极端嗜热菌Pyrococcus furiosus的热休克蛋白HSP60(Pfu-HSP60)的克隆表达与纯化方法。[方法]应用加拿大HSP60数据库及其BLAST和FASTA序列比较工具对Pfu-HSP60基因序列进行同源性分析,对HSP60基因进行了体外扩增并在大肠杆菌中成功克隆与表达,还进行了Pfu-HSP60蛋白的纯化。[结果]以Taq酶为DNA聚合酶,用PCR方法扩增出预期的Pfu-HSP60基因,插入质粒pET-21a,转化入大肠杆菌受体菌BL21-Codonplus(DE)3-RIL,0.1mmol/LIPTG诱导2 h,得到可溶性高表达,经超声、离心、上清85℃加热、再离心得到初步纯化的Pfu-HSP60蛋白,再经DEAE Sepharose Fast Flow阴离子交换层析纯化,收集峰超滤浓缩后经SephacrylS-200凝胶过滤柱,收集Pfu-HSP60蛋白峰,结果获得纯度为94.5%以上的重组Pfu-HSP60蛋白,总得率为28.0%。[结论]该研究为Pfu-HSP60蛋白的结构和功能及其他热休克蛋白相互作用机制等的研究奠定基础。

极端嗜盐古菌分类学研究进展

极端嗜盐古菌因其具有特殊的细胞结构、生理机能和遗传基因,是一类重要的极端微生物资源。它不仅对研究生命的极限、微生物的分类与进化等方面有理论意义,而且在环境改造、开辟微生物新的功能等方面有重要的应用价值。文章对极端嗜盐古菌的分类学研究历史、分类学方法以及目前极端嗜盐古菌的分类状况作以具体的阐述。

腾冲嗜酸热两面菌S5分子伴侣β亚基的表达、纯化和活性的初步分析

用NdeI和BamHI酶切回收腾冲嗜酸热两面菌S5的分子伴侣β亚基基因片段插入pET-23b的相应位置,并分别在BL21(DE3)和Rosetta-gami^(TM)B(DE3)pLysS中表达。表达的β亚基以可溶的形式存在。β亚基在Rosetta-gami^(TM)B(DE3)pLysS中表达较高,其占菌体总蛋白的16．2%,且以单体和聚体形式同时存在。表达的菌体经超声破碎、70℃热处理后,上清中β亚基蛋白含量达到30%,再经(NH_4)_2SO_4沉淀、Bio-Gel A-1．5m和DEAE-Sepharose CL-6B柱层析,得到在SDS-PAGE呈电泳均一的β亚基,Native-PAGE表明其为聚体,有弱的ATPase活性。

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。

嗜中高温嗜酸古菌Ferroplasma thermophilum的培养条件优化

在中高温和较低pH条件下,Ferrroplasma spp.是进行硫化矿生物浸出的重要微生物。Ferroplasma spp.为古菌,无细胞壁,对矿浆浓度、搅拌剪切力以及溶液中的重金属离子等敏感,很难得到高密度的纯培养,给大规模的工业应用带来了一定难度。研究了F.thermophilum摇瓶培养时的最佳生长条件,单因素考察结果表明最适培条件为:温度50oC,初始pH0.5,250mL的摇瓶装液量为50mL,无机氮源(NH4)2SO4。通过正交试验确定了FeSO4·7H2O、酵母粉和蛋白胨最适组合为FeSO4·7H2O40g/L,酵母粉0.3g/L,蛋白胨0.2g/L。优化培养后,F.thermophilum浓度达到了6.3×107个/mL,40g/L的FeSO4·7H2O在72h内全部氧化完全。该结果可为该类古菌的扩大培养以及工业应用提供参考。

超高温古生菌强烈炽热球菌(Pyrococcus furiosus)的生理代谢

本文述及Pyrococcusfuriosus的丙酮酸代谢、麦芽糖发酵（高温糖酵解途径）、由丙酮酸糖原异生途径、还原性末端产物—L－丙氨酸的形成和钨对代谢类型的影响等。

1株来自陕西盐湖的极端嗜盐古菌的分离及鉴定

从陕西榆林苟池盐湖水中分离到1株嗜盐古菌GS1并对其进行了系统鉴定。通过形态鉴定、革兰氏染色、生长盐浓度试验、Mg2+浓度试验、生长pH范围、生理生化鉴定、16S rRNA基因序列等分析,确认该菌为1株新型的极端嗜盐古菌,属于盐红菌属(Halorubrum)。GS1与Halorubrum saccharovorum(U17346)的16S rRNA基因序列同源性为97%。命名为Halorubrumsp.GS1。其16S rRNA基因序列已被GenBank数据库收录,序列号为FJ793266。

His-tag标记的嗜热菌来源L-脯氨酸脱氢酶的纯化与性质

以引入了His-tag做标记的超嗜热菌Thermococcus profundus色素依存性L-脯氨酸脱氢酶基因片段为目的基因,在宿主大肠杆菌Rosetta-gami(DE3)CompetentCells中表达目的蛋白。细胞培养液经超声菌体破碎、热处理、NiSepharose层析分离,得到纯度较高的His-tag色素依存性L-脯氨酸脱氢酶,比酶活是纯化前的5倍。纯化后的酶液经凝胶电泳分离得到片段为58600,40200,22300的3段短肽。通过对该酶性质的初步探索,得出在温度50℃,体系pH8.0,300mmol/LTris缓冲溶液的条件下,L-脯氨酸脱氢酶酶活最高,为1.5U/mL。

嗜盐碱球菌湛江新种的系统分类鉴定(英文)

根据经典微生物划线纯培养方法从湛江一个盐田泥样中分离获得1个嗜盐碱古菌菌株SCSIOCD13T,通过形态、细胞化学分类及分子发育等对其进行系统分类鉴定研究。经鉴定该菌细胞球形,好氧,革兰染色不定,在最适pH 8.5和37℃培养条件下,能够耐受2.5～5.5 mol/L盐浓度生长。16S rRNA基因序列比对分析显示,该菌株与嗜盐碱古菌Natronococcus属成员N.jeotgali B1T(99.2%),N.occultus NCMB 2192T(96.8%)和N.amylolyticus Ah-36T(95.8%)最相近,且系统发育树和细胞化学特征与Natronococcus属相一致。然而,系统发育树上显示该菌株与最相似菌种形成单独分支,且生理学特性显示出与最相似的3个物种具有明显的差异,包括盐浓度、pH耐受,镁离子需求,H2S产生,淀粉、明胶水解,抗生素敏感性等。另外,杂交结果显示,菌株SCSIO CD13T与最相似菌种Natronococcus jeotgali B1T的杂交值为23%;综合多相分类结果,菌株SCSIO CD13T应为Natronococcus属的一个新成员,将其命名为湛江嗜盐碱球菌新种(Natronococcus zhanjian-gensis),典型菌株SCSIO CD13T。

纺织用嗜热内切-1,4-β-葡聚糖酶在大肠杆菌中的重组表达、纯化与酶学性质

首先从Pyrococcus horikoshii中克隆出编码热稳定性的内切纤维素酶基因,以载体pet21a为表达质粒,构建重组质粒pet21a-1171,并转化至大肠杆菌BL21(DE3)plys中进行表达,目的基因得到明显的可溶性表达,通过加热变性处理和离心后,重组酶纯度达到80%以上,随后对加热处理后的粗酶液进行简单酶活测定,结果表明,最适反应温度为95℃,与国外文献报道相一致,嗜热内切-1,4-β-葡聚糖酶成功得到重组可溶性表达。

来源于超嗜热古菌雅氏火球菌(Pyrococcus yayanosii)CH1耐热耐压脯肽酶的酶学性质研究

【目的】脯肽酶是一种能从二肽(Xaa-Pro)的C末端水解脯氨酸或羟脯氨酸残基的肽酶。对深海来源的雅氏火球菌(Pyrococcus yayanosii)CH1基因组中PYCH_07700基因编码的蛋白Pyprol的体外酶学性质进行研究,以期发现新型脯肽酶。【方法】在小宝岛热球菌(Thermococcus kodakarensis)TS559中异源表达Pyprol。使用二肽Met-Pro作为底物,检测重组蛋白的脯肽酶活性。【结果】Pyprol的最适温度为100℃,最适pH为6.0。Pyprol在与Co^(2+)结合时活性最高,最适的金属离子浓度为1.2 mmol/L。与P.furiosus来源的脯肽酶Pfprol相比,Pyprol在更宽的pH范围具有活性,并且能够耐受更高浓度的金属离子。Pyprol是耐压蛋白,最适静水压为40 MPa。与常压条件下相比,40 MPa下,Pyprol在40、70和100℃均有更高的活性。【结论】来源于深海热液喷口的严格嗜压的超嗜热古菌P.yayanosii CH1的新型脯肽酶Pyprol具有热稳定和耐压特性。