自然环境中的多物种生物膜:研究方法及社群相互作用

自然界中的微生物大多以多物种生物膜的形式存在,这种生命形式可以增加微生物对外界环境胁迫的耐受性。在多物种生物膜中,微生物之间的相互作用包括合作、竞争、信号分子的传递、以及水平基因转移等。研究自然环境中多物种生物膜内部微生物之间的相互作用,不仅对于理解自然生物膜的形成和演替过程具有重要意义,而且也可以为多物种生物膜在环境质量提升、微生物多样性维持等方面提供理论指导。本文主要分为两个部分:第一部分总结了环境中多物种生物膜的研究方法,包括实验室模拟体系下生物膜的构建及其分析检测技术;第二部分论述了天然多物种生物膜内细菌间的相互作用。

大肠杆菌表面感应机制研究进展

大肠杆菌是人和动物胃肠道的主要兼性厌氧菌群,既能在宿主体内生存,也能吸附在环境中的固体介质表面形成生物膜而得以存活和传播。吸附是生物膜形成的关键,它能改变细胞运动性和代谢等相关基因的表达,进而影响细胞的性质和行为。细菌对表面的"感知"以及初始吸附后细胞的"响应"过程统称为"表面感应"。对细菌表面感应机制的研究有助于我们加深对微生物尤其是病原菌在土壤环境中的存活和迁移,以及土壤生物膜形成过程的理解。本文结合多种微生物表面感应的研究进展,阐述了表面感应的概念,重点关注了近期有关大肠杆菌表面感应的研究,并对未来工作进行了展望。

原子力显微镜(AFM)在细菌生物被膜研究中的应用

原子力显微镜(AFM)作为一项重要的表面可视化技术,以其独特的优势(纳米级的空间分辨率、皮牛级力灵敏度、免标记、可在溶液环境下工作)被广泛应用于生物被膜的研究。AFM不仅可以在近生理环境下对生物被膜表面超微形貌进行可视化表征,同时还可以通过纳米压痕对生物被膜的机械特性(弹性和粘性)进行定量测量,利用AFM单细胞和单分子力谱技术可以获得生物被膜形成过程中细胞-基底以及细胞-细胞之间的相互作用力,为生物被膜的实时原位系统研究提供了可行性。本文简述了AFM的基本操作原理,综述了近年来AFM用于生物被膜表面超微结构成像、机械特性测量以及相互作用力研究方面的进展,并对AFM在生物被膜研究中面临的问题和未来的发展方向进行了讨论。