土壤矿物与微生物相互作用的机理及其环境效应

土壤矿物与微生物相互作用是地球表层系统中重要的生态过程。微生物或生物分子与矿物间的吸附(粘附)是两者相互作用的基础。吸附(粘附)是一个由分子间力、静电力、疏水作用力、氢键和空间位阻效应等多种作用力或作用因素共同决定、影响的物理化学过程。因此,微生物和矿物的表面性质如表面电荷、疏水性和它们所处的环境条件如pH、电解质浓度、温度等,都影响着矿物-微生物吸附(粘附)过程。微生物细胞或酶可吸附于矿物表面,其结果是细胞代谢或酶活性会发生明显变化,并进一步影响土壤中诸多相关的生态、环境过程。结合4种典型的初始吸附理论:表面自由能热力学理论、DLVO理论、吸附等温线理论和表面复合物理论及本课题组近年来的研究成果,对土壤矿物与微生物相互作用的类型、机理、作用力和现代研究技术等方面的最新研究进展进行了较为全面的论述,对土壤矿物-微生物相互作用的环境效应进行了讨论,并就该领域今后研究工作的特点及应关注的问题进行了展望。

猪多杀性巴氏杆菌的分离鉴定及生物学特性研究

用PCR方法配合生化鉴定,从有肺炎症状猪的肺脏及进行性萎缩性鼻炎(Progressive atrophic rhinitis,PAR)症状猪的鼻拭子中分离出66 株多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida, Pm)。然后做了药敏试验,并用PCR方法对这66株Pm进行分型及毒素基因的检测, 用豚鼠皮肤坏死试验及小鼠致死试验对产毒素多杀性巴氏杆菌(Toxigenic Pasteurella multocida, T+Pm)进一步鉴定。结果显示PCR鉴定与生化鉴定Pm结果完全一致;PCR分型表明有46株为D型Pm,18株为A型Pm,1株为B型Pm,1株无法定型;有8株用PCR检测为T+ Pm;豚鼠皮肤坏死试验及小鼠致死试验对这8株T+Pm的进一步鉴定也表明均为产毒素菌株。所鉴定的8 株T+ Pm都为D型,都分离于有严重PAR症状的猪。

猪源支气管败血波氏杆菌的分离鉴定及生物学特性研究

【目的】探讨2003～2006年间支气管败血波氏杆菌(Bordetella bronchiseptica,Bb)在中国湖北等十余省市猪群中的流行病学分布和协同感染特性并对部分菌株进行生物学特性研究。【方法】采用病原菌的形态学观察、生化鉴定和PCR鉴定,从2 057份有肺炎或萎缩性鼻炎症状猪的肺脏等病料组织中分离出190株Bb和不同数量的其它共感染菌。经生化鉴定,药敏试验、血凝试验及动物试验等方法进行检测和分析。【结果】在中国湖北等十余省市的猪群中,不同省份Bb的总分离率介于7.3%～14.1%之间;不同年份Bb的总分离率介于7.3%～11.8%之间;2003～2006年间的Bb总分离率为9.2%;Bb的分离率与猪日龄有一定的关系。Bb最常见的共感染菌依次是链球菌(55.9%)、副猪嗜血杆菌(50.0%)、大肠杆菌(43.1%)、巴氏杆菌(25.5%)、绿脓杆菌(17.6%)和沙门氏菌(11.8%)。在43份有典型萎缩性鼻炎症状猪的病料中,分离出22株Bb、7株产毒素巴氏杆菌和6株绿脓杆菌;在分离出产毒素巴氏杆菌的7份病料中均同时分离出了Bb,而其中6份又同时分离出了绿脓杆菌。对2003年分离的31株Bb进行药敏试验、红细胞凝集试验和乳鼠皮肤坏死试验。结果表明:各菌株对15种药物的耐药谱不同,但对卡那霉素、庆大霉素、多粘菌素B、环丙沙星和舒普深高度敏感;各菌株均可凝集猪和羊的红细胞且能不同程度导致乳鼠皮肤坏死。【结论】在中国湖北等十余省市的猪群中,Bb与其它病原菌的共感染情况非常严重,且在萎缩性鼻炎的病猪中检出率最高。

猪链球菌2型溶血素基因缺失菌株的构建及生物学特性的研究

溶血素(SLY)在猪链球菌2型(SS2)侵入和裂解细胞的过程中发挥重要作用,被认为是SS2的一种重要的毒力相关因子。为了探讨SLY在2005年中国四川资阳分离强毒株SS205ZY致病过程中的作用,作者利用同源重组基因敲除法成功构建了SS205ZY的sly基因敲除突变菌株(Δsly)。并比较了菌株的溶血能力以及对小鼠的致病力。结果表明sly基因敲除后可导致猪链球菌裂解红细胞的能力显著下降,对小鼠的致病力也有一定程度的减弱,但仍表现较高的致病力。本研究结果提示SLY是猪链球菌裂解细胞的重要毒力相关因子,但造成SS205ZY的高致病性很显然与多种毒力相关因子的协同作用有关。

犬细小病毒的分离鉴定与生物学特性分析

本研究旨在获得华中地区的犬细小病毒分离株并对其基因型分型、生物学特性及致病力进行探讨。从武汉部分宠物医院采集胶体金初检阳性的14份可疑病料,用猫肾细胞(F81)进行病毒分离。根据犬细小病毒2型(CPV-2)保守的VP2,先后设计2对引物,进行PCR扩增。在细胞上对其进行空斑纯化,进行一步法生长曲线测定,并进行电镜观察。最后对这5株病毒都进行动物回归试验。细胞传代结果表明得到5株细小病毒。PCR扩增结果表明获得390和583bp 2个片段。将2个片段测序的结果与GenBank发布的CPV-2比对,表明所获得的5株病毒中,有4株属于2a型,1株属于2b型。空斑纯化及生长曲线绘制结果表明分离毒株增殖滴度可达105.5 PFU.mL-1。电镜观察结果表明,感染细胞的线粒体肿胀。动物试验结果表明犬都能表现不同程度的发病状况,大体解剖发现肠管有坏死、心肌变薄。将病变的心脏制作切片观察,结果表明心肌细胞变性、坏死。本研究结果为进一步研究CPV-2的分子生物学和分子致病机理奠定了基础。

猪传染性胸膜肺炎放线杆菌flic基因的原核表达与生物学活性分析

以猪传染性胸膜肺炎放线杆菌血清I型菌株基因组为模板,根据其鞭毛区与其它细菌高度同源性设计引物,利用PCR方法扩增鞭毛蛋白基因flic片段,将其亚克隆到pMD-18T载体中并进行PCR和酶切鉴定,再将其亚克隆与载体pGEX-kG分别双酶切和连接,构建重组表达载体pGEX-flic,并将其转化大肠杆菌工程菌BL21进行原核表达。结果表明,目的基因片段长度为528bp,在大肠杆菌BL21中获得成功表达,且表达蛋白能与猪抗APP血清发生反应。为进一步研究细菌鞭毛的抗原性及其他功能提供参考。

副猪嗜血杆菌血清7型crp基因缺失株的部分生物学特性

副猪嗜血杆菌(HPS)是引起猪格拉瑟病(Glasser’s disease)的病原菌,给全球和中国规模化养猪业造成了重大经济损失。副猪嗜血杆菌血清型众多,其中血清7型是近年来分离比例越来越高的血清型,也是危害越来越严重的血清型。crp是最重要的系统调控因子之一,在细菌感染过程中对细菌适应环境变化起着至关重要的作用。为了筛选副猪嗜血杆菌血清7型crp基因缺失弱毒株,采用自然转化法构建了副猪嗜血杆菌血清7型临床分离株HPS7的crp基因缺失株,对HPS7及其crp基因缺失株的生长特性、生物膜形成、抗药性、毒力等进行了研究。结果表明,HPS7的crp基因缺失后,生长显著减慢,自凝速度减慢,生物膜形成能力明显减弱,对大部分抗生素的抗性降低,对豚鼠的毒力降低。以上结果说明crp基因对HPS7的生长、抗药性、毒力均有明显影响。本研究结果为筛选副猪嗜血杆菌血清7型弱毒株提供了参考。

猪源艰难梭菌的分离鉴定与生物学特性分析

为了了解我国猪源艰难梭菌(Clostridioides difficile,CD)的病原学及分子生物学特征,本研究收集湖北和广东地区疑似患有肠炎的病猪粪便样品,提取基因组DNA,利用已经报道的5重PCR方法对艰难梭菌的16S rDNA基因、毒素A的编码基因tcdA、毒素B的编码基因tcdB以及二元毒素编码基因cdtA和cdtB进行检测,同时采用厌氧培养法,对PCR检测毒素编码基因为阳性的粪便样品进行艰难梭菌的分离培养,并对所分离到的菌株进行药物敏感性测试和全基因组重测序。结果发现:本研究所采集到的97份粪便样品经PCR检测显示有80份样品为16S rDNA阳性,其中仅有2份样品为tcdA和tcdB阳性。从这两份样品中分离出一株tcdA和tcdB阳性的艰难梭菌,命名为HuB01。药敏试验发现,HuB01对头孢菌素(FOX)、氯霉素(CHL)、克林霉素(CLI)、氨苄西林(AMP)、头孢曲松钠(CRO)耐药,对莫西沙星(MXF)和万古霉素(VAN)表现出中度耐药,而对利福西明(RFX)、甲硝哒唑(MTZ)、非达霉素(FDX)敏感。全基因组重测序发现HuB01的全基因组大小为3.93 Mb,平均GC含量为28.31%,编码3691个蛋白基因及63个tRNA和10个rRNA;3691个基因中含有31个耐药基因和164个毒力相关基因。多序列位点分型(MLST)结果显示HuB01为ST11。由于目前国内对于艰难梭菌的研究大多集中在人医领域,因此本研究可为兽医领域艰难梭菌的相关研究奠定基础。

猪传染性胸膜肺炎放线杆菌flic基因的克隆表达及生物信息学分析

【目的】构建猪传染性胸膜肺炎放线杆菌(Actionobacillus pleuropneumoniae,App)鞭毛蛋白(flic)编码基因的重组表达质粒,对其编码蛋白进行生物信息学分析,并将其在原核细胞中进行表达。【方法】利用PCR方法扩增flic基因片段,将其克隆至pMD-18T载体后测序,利用生物信息学软件对其编码蛋白的二级结构及跨膜区进行预测。构建重组表达质粒pGEX-flic,转化大肠杆菌工程菌BL21,经IPTG诱导表达后,通过SDS-PAGE及Western-blo对表达蛋白进行鉴定。【结果】获得的目的基因片段长度为528 bp,测序表明其序列与GenBank公布的一致;软件预测结果显示,该蛋白具有多个明显的二级结构成分及跨膜区;SDS-PAGE检测表明,在约50 ku处有一特异性条带;Western-blot检测表明,表达蛋白具有良好的抗原活性。【结论】成功获得了App的flic基因,其编码的蛋白质具有较多的α螺旋区和无规则卷曲区域,表达的鞭毛蛋白具有生物学活性。

附属基因调节子在葡萄球菌生物被膜形成与感染中的作用

葡萄球菌生物被膜是生物材料相关感染病理学中最重要的毒力因子,生物被膜形成是由群集感应系统调节的。葡萄球菌附属基因调节子agr作为群集感应系统具有种属特异性,在金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌中控制着一系列毒素和毒力因子的表达,而且与天然免疫系统互作。新的研究进展表明附属基因调节子agr在体内感染中的作用非常微妙。这方面的进展有助于发掘新型抗菌剂和消除与装置相关的葡萄球菌生物被膜感染问题。

华中地区鸡源沙门菌分离鉴定及耐药性分析

为了探明华中地区种鸡场沙门菌(Salmonella)的优势血清型和耐药情况,本研究从湖北、河南、湖南等省市22个规模化鸡场采集病鸡、死胚及弱雏组织样品3 724份,通过分离培养、生化试验、PCR鉴定及血清型试验确定分离菌种属及其血清型,并采用Kirby-Bauer法对分离菌株进行了耐药性分析。结果显示,本试验从3 724份病料中共分离鉴定出124株沙门菌,其中79株为D群肠炎沙门菌(63.71%,79/124),34株为D群鸡白痢沙门菌(27.42%,34/124),8株为B群鼠伤寒沙门菌(6.45%,8/124),有3株沙门菌未能确定血清型。O抗原鉴定79株肠炎沙门菌和34株鸡白痢沙门菌为O9,8株鼠伤寒沙门菌为O4。H抗原鉴定79株肠炎沙门菌为Hg,m,8株鼠伤寒沙门菌为Hi。药敏试验结果显示,124株分离菌株对萘啶酸、氨苄青霉素、四环素和多西环素耐药率分别为95.97%(119/124)、91.94%(114/124)、57.26%(71/124)和70.16%(87/124);对复方新诺明和红霉素耐药率分别为25.81%(32/124)和12.10%(15/124);对氯霉素、庆大霉素、头孢噻肟和卡那霉素耐药率分别为6.45%(8/124)、1.61%(2/124)、1.61%(2/124)和0.81%(1/124);对左氧氟沙星、阿米卡星和多黏菌素B完全敏感。99.19%(123/124)的分离株至少对一种药物耐药,87.10%(108/124)的分离株表现多重耐药。本研究为华中地区养鸡场沙门菌的诊断及防控提供了数据支撑。

不同猪繁殖与呼吸综合征疫苗组合体液免疫效果评估

为了比较不同猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)疫苗不同免疫程序对体液免疫效果的影响,本试验选择新引进猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)抗原和抗体均为阴性后备母猪的3个猪场,将各场内猪只按体重分为3个阶段:7~20、20~35和35~50 kg,各场分别从中选取20头猪,共180头猪。每场选用1种免疫方案,第1组混合疫苗组,为首次免疫PRRS弱毒疫苗(CH-1R株),28 d后加强免疫PRRS灭活疫苗(CH-1a株);第2组弱毒疫苗组,为2次均免疫PRRS弱毒疫苗;第3组灭活疫苗组,为2次均免疫PRRS灭活疫苗。疫苗首次免疫后14、28、42和56 d采集猪血清,进行特异性PRRSV ELISA(N蛋白)检测和中和抗体评价;首次免疫后14和28 d采集猪血液,进行PRRSV实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测血液内是否存在PRRSV;统计试验猪分娩后头胎的活仔数、断奶仔猪数和窝均总仔数,进行临床数据比较分析。结果显示,35~50 kg体重阶段猪只接种疫苗后ELISA检测抗体水平增高较其他2个阶段更明显。混合疫苗组在免疫56 d时血清ELISA阳性率为100%,且ELISA结果极显著高于弱毒疫苗组和灭活疫苗组(P<0.01)。尽管各组没有产生特异性抗NADC30-like毒株的中和抗体,但针对PRRSV经典和高致病性毒株的中和抗体保护效价结果显示,混合疫苗组在免疫56 d时中和抗体效价极显著高于弱毒疫苗组和灭活疫苗组(P<0.01);RT-qPCR检测未发现阳性猪;各组试验猪分娩后头胎的活仔数、断奶仔猪数和窝均总仔数之间差异不显著(P>0.05)。结果表明,混合疫苗组对体液免疫的促进效果显著优于弱毒疫苗组和灭活疫苗组。该试验为临床正确选择PRRS疫苗免疫方案提供了科学数据。

猪弓形虫病阻断ELISA方法的建立及初步应用

本研究利用制备的GRA7单克隆抗体为基础建立猪弓形虫病的阻断ELISA方法。以rGRA7重组蛋白免疫小鼠,取脾细胞进行细胞融合,筛选出4株能够稳定产生单克隆抗体的阳性单克隆细胞株。经对此单克隆抗体进行IFA和Western blot检测确认成功制备GRA7蛋白的单克隆抗体后,以重组蛋白为包被抗原对阻断ELISA方法进行优化后,经过重复性、交叉性、符合性实验验证本方法具有可重复性,与MAT符合性高。初步应用于288份临床样品检测,检出率为11.46%,与MAT检测结果重合率为84.8%。本研究成功制备弓形虫GRA7蛋白的单克隆抗体,并建立了一种猪弓形虫病的阻断ELISA方法,为弓形虫病的检测提出了新的方案。

猪肝羧酸酯酶研究进展

羧酸酯酶(carboxylesterases,CES,E.C.3.1.1.1)属于丝氨酸水解酶类,该酯酶在哺乳动物各种器官和组织中存在,在肝脏组织和小肠组织中含量丰富,可催化水解多种内外源性物质,发挥重要的药理学和生理学作用。20世纪初就有猪肝羧酸酯酶的研究报道,但大部分研究是围绕其在有机化学合成中的应用,而对该酶的生理功能研究较少。猪肝羧酸酯酶家族成员数量多,水解特性互补,在重要组织器官内以高丰度存在,该酶家族在维持机体内环境稳态中发挥着重要的作用。有关猪肝羧酸酯酶基因家族及生理、药理、免疫等功能的报道很多,论文对猪肝羧酸酯酶的基因与同工酶、空间结构、催化水解特性及功能进行系统综述,以期为相关研究提供参考。

中国部分地区猪圆环病毒2型的基因型分析

对中国11个省(市)部分猪场收集的812份病料,应用ORF2-PCR进行检测,发现有235份为PCV2阳性病料。利用鉴别PCR方法从235份阳性病料中,检出10份PCV2a基因型和133份PCV2b基因型,检出率分别为4.2%、56.6%。进一步对ORF2-PCR检测阳性的部分模板进行全基因组扩增,构建阳性重组质粒,对插入质粒的片段进行测序鉴定,利用DNAStar进行同源性分析,同GenBank参考毒株绘制系统发育树,从系统发育树中也可分出PCV2a、PCV2b 2种基因型。鉴别PCR和测序结果说明,我国部分地区流行的猪圆环病毒2型以PCV2b基因型为主,少数为PCV2a基因型,也有既非PCV2a又非PCV2b的基因型(PCV2c?)。

副猪嗜血杆菌血清5型间接血凝试验和间接ELISA抗体检测方法的建立

为建立副猪嗜血杆菌（HPS）的血清学诊断方法，通过探索HPS荚膜多糖产生的最适体外培养条件，提取了HPS血清5型菌株的荚膜多糖（CPS），并以之为抗原分别建立了间接血凝试验（IHA）和间接ELISA两种抗体检测方法，对其特异性、敏感性和符合率进行了比较研究。结果表明，两种检测方法的特异性良好，但ELISA的敏感性是IHA的5～10倍，二者的阳性符合率、阴性符合率和总符合率分别为79．7％、55．2％和65．3％。用这两种方法检测了320份临床送检猪血清，IHA和ELISA的阳性率分别为40％和59％。结果证实，这两种方法适用于不同实验室条件下HPS的诊断和流行病学调查。

一株猪源鼠伤寒沙门氏菌的耐药性鉴定及其消除

猪源鼠伤寒沙门氏菌临床分离株17Y,检测其对19种抗生素的耐药性,结果耐14种抗生素。用高温及高浓度SDS处理后,获得对11种抗生素的敏感性,该菌株命名为17S1。PCR检测证明,大部分耐药基因存在于质粒上,包括I型整合子携带耐药基因,且随着质粒的消除而被消除。所鉴定的耐药基因有blaTEM、blaOXA-1、cat1、tet(B)、aacC2、aadA8b、dhfrXⅡ和sul1等。喹诺酮类药物的靶基因gyrA与parC位于染色体上。GyrA在耐药决定区第87位氨基酸突变(N78D),导致了喹诺酮类药物的耐药性逆转。敏感菌中扩增不到质粒毒力基因spv与rck。耐药性消除后的菌株17S1对小鼠的毒力降低(LD50增加10倍),在小鼠体内的增长与散速度也显著降低(P<0.05)。以上证据表明,鼠伤寒沙门氏菌的多重耐药性主要由质粒决定,研究开发新型质粒消除剂将对克服鼠伤寒沙门氏菌多重耐药性具有重要意义。

多重PCR方法快速检测猪的5种呼吸道病原菌

猪胸膜肺炎放线杆菌(App)、副猪嗜血杆菌(Hps)、支气管败血波氏杆菌(Bb)、产毒性多杀巴氏杆菌(T+Pm)和猪肺炎支原体(Mhp)是最常见的几种猪呼吸道病原菌。笔者参照文献报道的基因序列设计针对App、Hps、Bb、T+Pm和Mhp的特异性引物,对单一PCR条件进行系统优化后建立5重PCR方法。该多重PCR方法能对同一样品中5种病原菌的DNA模板进行扩增,且在5种病原菌之间没有交叉反应;对大肠杆菌等其它6种常见猪细菌性病原的检测结果均为阴性;对5种病原菌DNA模板检出的最小量均低于160 pg,且能从攻毒小鼠(App、Hps、Bb和T+Pm)肺脏组织8 h增菌的培养物中快速检测出相应的病原菌。对中国华中地区269份临床样本的检测结果表明,5种呼吸道病原菌在华中地区猪群中普遍存在,且混合感染情况十分严重。这些试验结果表明该多重PCR方法可用于猪呼吸道病原菌App、Hps、Bb、T+Pm和Mhp的单一或混合感染的鉴别诊断及病原流行病学调查。

细菌鞭毛研究概况及进展

鞭毛是细菌的一种特殊结构,约半数的杆菌、极少数球菌和所有的螺旋菌及弧菌都有鞭毛。鞭毛与细菌的运动有关,并在感染与免疫以及分类鉴定等方面发挥重要的作用,受到细菌研究者的高度重视。从细菌鞭毛的结构以及它在细菌致病性和免疫中的作用最新研究进展加以概述,以供细菌研究者参考。

我国猪群中多杀性巴氏杆菌的基因型分析

本研究旨在了解我国猪群中流行的多杀性巴氏杆菌(Pm)的主要基因型。利用荚膜基因分型、脂多糖(LPS)基因分型、多位点序列分型(MLST)对2013年12月—2017年12月4年间来源于我国各地区规模化猪场患有疑似呼吸系统疾病的病死猪肺、鼻拭子、气管、肝等样品中分离鉴定的Pm进行基因型分析,并对23种主要毒力基因进行检测。结果表明,当前在我国猪群中流行的Pm的荚膜基因型为A(48.85%)、D(42.75%)、F(2.67%),优势基因型为A和D;LPS基因型为L3(25.00%)和L6(75.00%)型,优势基因型为L6;MLST基因型为ST3(21.25%)、ST10(27.50%)、ST11(42.50%)、ST12(2.50%)、ST16(2.50%)、ST74(1.25%)及ST75(2.50%),优势基因型为ST3、ST10和ST11。如果将荚膜基因型、LPS基因型和MLST基因型组合起来看,当前在我国猪群中流行的Pm的主要基因型为荚膜:脂多糖:MLST基因型A:L3:ST3(20.00%)、A:L6:ST10(26.25%)及D:L6:ST11(42.50%)。毒力基因检测的结果发现部分毒力基因的分布表现出一定的"基因型偏好性"。结果提示,D:L6:ST11是我国猪群中流行的多杀性巴氏杆菌的主要基因型,可能与我国猪群中由多杀性巴氏杆菌导致的呼吸道疾病密切相关。