未/难培养微生物可培养策略研究:机遇与挑战

微生物分布广泛、种类众多、功能多样,虽体积微小但功能强大,关乎人类的安全健康和生态的稳定发展,在整个地球生命系统中起着举足轻重的作用。17世纪以来,研究者们一直努力获得、了解和利用这些微生物,然而目前分离方法的局限性使得环境中绝大部分微生物仍不能被纯培养,严重阻碍了我们对微生物生命活动规律的认知。因此,如何分离获得这些仍未被培养出来的“暗物质”是微生物研究面临的严峻挑战和重大机遇。本文分析了环境中制约微生物分离培养的因素,综述未/难培养微生物可培养研究的最新进展,着重论述优化的传统培养方法及网络导向培养、膜扩散培养、微流控分选培养和细胞分选培养等新型技术的应用,并对未来研究进行展望,探索多技术联合使用策略,为未/难微生物资源的挖掘及开发利用提供借鉴。

曲霉属的现代分类命名研究进展

曲霉属真菌的利用及发现命名历史悠久,分类体系不断变化,2011年7月通过的《国际藻类、菌物、植物命名法规》(墨尔本法规),规定了“一种真菌一个名称”条款在2013年1月1日生效,改变了原先真菌物种可以多名称,有性型优先代表全型的规则,对曲霉分类命名影响巨大。目前,国际上对曲霉属及相关的属种进行了大规模系统分类修订,更注重分子系统发育结果,推荐的曲霉标准现代多相分类方法主要包括:一、分子生物学测定通用DNA分子条形码ITS序列及特定的第二条形码基因(钙调蛋白,β-微管蛋白及RNA聚合酶II第二大亚基等);二、形态学特征(基物、标准培养基、培养条件、菌落、分生孢子头、子囊孢子等);三、代谢物谱(extrolite)分析(毒素、酶、有机酸、抗生素及其他次级代谢产物等)。新分类系统形成的曲霉属现代分类保留Aspergillus 为代表曲霉属唯一合法的名称,灰绿曲霉Aspergillus glaucus为模式种,属下包含6个亚属,27个组,75个系/族,446个接受种,原有性型属种(名称)据系统发育关系被废除、组合或独立。本文总结了曲霉分类历史,重点阐述墨尔本法规影响下曲霉属的修订变化、现代的分类系统、全基因组分析技术在曲霉研究中的应用,及我国曲霉属的研究现状及建议等,旨在为规范曲霉的分类、命名、合法名称的使用及曲霉真菌和基因资源挖掘等提供参考。

曲霉属巢状亚属真菌研究现状及部分鉴定实例

基于"一种真菌一个名称"以及命名法的优先原则,曲霉属巢状亚属Aspergillus subgenus Nidulantes真菌的分类系统已发生很大的变化,原来属于裸胞壳属Emericella的种已全部转入曲霉属巢状亚属中,另外该亚属中种的概念也有所更新。本文基于国内外文献,对该亚属的分类现状、种的概念以及主要次生代谢产物产生情况进行了综述。同时基于钙调蛋白基因片段的分子系统发育树以及形态学观察,对收录于《中国真菌志?第五卷?曲霉属及其相关有性型》中的以及其他保存于中国普通微生物保藏中心的、来自于我国17个省及直辖市的裸胞壳属菌株进行了重新鉴定。

Src与胶原同源插头蛋白(Shc)调控曲格列酮引起的PAE细胞自噬

【目的】明确Src与胶原同源插头蛋白(Src homology and collagen homology,Shc)调控曲格列酮(troglitazone,TZ)引起的猪血管内皮(porcine aortic endothelial,PAE)细胞自噬的机制。【方法】我们先利用激光共聚焦显微镜、蛋白免疫杂交检测了TZ引起的PAE细胞自噬;然后通过siRNA干扰敲降Shc,转染wtShc、3mShc等质粒的方法确定了p52Shc参与自噬的调控;最后通过siRNA干扰敲降Ulk1得到最终结论。【结果】通过研究发现,敲降Shc,会增加细胞的自噬;而过量表达p52Shc抑制了TZ引起的细胞自噬;p52Shc抑制自噬与其自身的酪氨酸磷酸化位点Tyr239、Tyr240和Tyr317相关;同时发现,p52Shc能抑制自噬调节分子磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)及其下游底物Unc51样激酶1(UNC-51-like kinase-1,Ulk1)的活性。【结论】Shc通过调控AMPK与Ulk1的磷酸化调节TZ引起的细胞自噬。

草原与荒漠植物内生真菌次生代谢产物研究进展

草原与荒漠植物内生真菌是一类特殊生境真菌类群,由于其独特的生存与生态环境,该类真菌在进化的过程中产生出具有不同生态与生物功能的次生代谢产物。相对于其他植物内生真菌而言,该类真菌化学研究相对薄弱与零散,但是目前仍然从这类特殊生境真菌类群中发现了大量结构新颖、活性独特并具有不同化学生态与生物功能的次生代谢产物。本文主要从化学结构角度综述近年来从草原与荒漠植物内生真菌中分离的次生代谢产物(生物碱、聚酮、酚酸、萜类、环肽等5类结构)、药理活性(抗病毒,免疫调节,促进骨髓增殖,细胞毒及Hsp90抑制剂活性等)与化学生态功能活性(杀虫、拒食与动物神经毒活性等),拟为该类特殊生境真菌类群次生代谢产物进一步开发提供研究基础与理论依据,同时对该领域研究存在的问题进行分析与探讨并提出展望。

冰川细菌冷杆菌属的多样性研究进展

冰川作为地球主要的冰冻圈环境之一,蕴藏着丰富的低温微生物资源。1976年,Inoue&Komagata从南极分离出一株嗜冷细菌,直到1997年,以这株嗜冷菌为模式物种,建立了冷杆菌属(Cryobacterium),同时该菌株被命名为嗜冷冷杆菌(Cryobacterium psychrophilum)。冷杆菌属物种主要分布于南北极、青藏高原冻土、冰川等低温环境,但与冰川等环境中其他常见类群相比丰度较低,属于稀有类群。目前,该属已有15个有效描述种,其中包含严格的嗜冷菌,但不同种对温度的耐受性有差异,因此是研究低温环境细菌进化和物种形成的良好材料。该属菌株可产生β-类胡萝卜素、低温酶等生物活性物质。本文综述了冷杆菌属的分布、生物学特征;通过对GenBank中冷杆菌属纯培养菌株的全基因组序列进行平均核酸序列一致性(average nucleotide identity,ANI)计算和聚类分析,明确其精确的分类地位,评估了该类群物种多样性;并讨论了冷杆菌在食品加工、医药卫生所需的生物活性物质的应用潜力。

沙漠药用植物沙蒿内生真菌Embellisia chlamydospora中酚酸类化合物研究（英文）

从荒漠药用植物沙蒿的内生真菌Embellisia chlamydospora中首次分离得到3种酚酸类化合物,分别为barceloneic acid A(1),barceloneic lactone(2),2′-O-methyl-barceloneate(3)。根据其NMR与HR-ESI数据以及相关文献比对,确定了3个化合物的结构。活性试验结果证实化合物2和3显著抑制拟南芥根生长。目前,从E.chlamydospora真菌中仅分离出2种化合物terpestacin和embellistatin。本实验结果丰富了该真菌的化学成分多样性,进一步暗示特殊生境的植物内生真菌是产生结构新颖与活性显著的次级代谢产物的重要宝库。

两株高效烃降解菌的筛选、鉴定及降解特性

为获得可用于石油、农药污染生物修复的高效烃降解菌,以高黏度的超稠油为唯一碳源,从大庆油井采出液中分离和筛选烃降解菌,并通过残油族组分及全烃组分的分析,拟阐明这些菌株的烃降解特性。结果表明:菌株H11和W14对黏度为普通稠油30倍的超稠油有良好的乳化分散能力,经16SrRNA基因序列比对分析,初步鉴定这2菌株均为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa,接种这2菌株后,培养液中稠油的饱和烃相对含量均降低20%以上,其中接种菌株H11后,沥青质的相对含量也降低5%;同时,H11和W14对长链烃类的降解范围较广,分别最高可作用至C26和C28碳链长度的化合物,并对烃组分有代谢利用选择性。显示了这2菌株具有良好的烃类降解能力,可为石油、农药污染物生物修复提供优良的菌种资源和应用前景。

一株特殊生境荒漠药用植物沙蓬内生真菌Rhinocladiella similis中苯甲酸大环内酯化合物

从一株特殊生境荒漠药用植物沙蓬的内生真菌Rhinocladiella similis中分离得到4个苯甲酸大环内酯化合物,包括2个新化合物rhinoclactones E(2)和F(1)、2个已知化合物8,9-dihyrogreensporone D(3)和8,9-dihydrogreensporone A(4)。基于高分辨质谱与核磁共振谱数据以及相关文献比对,确定了新化合物与已知化合物的结构。化合物1和2是一对立体异构体,在大环内酯环中并有一个呋喃环,这种环系统在自然界比较稀少。化合物1-4对3株肿瘤细胞株和植物病原真菌没有抑制活性。本结果进一步丰富了该真菌的化学成分研究,暗示特殊生境荒漠植物内生真菌具有产生结构新颖的次级代谢产物的潜力,是发现新活性天然产物的一个新的重要宝库;此外,根据化合物的结构特征与生物活性结果,本文还探讨了这些化合物潜在的生态学功能。