中国极地海洋微生物研究进展

极地海洋环境蕴含丰富的微生物资源,其独特的生命特征、特殊的极端环境适应及生态效应机制,都有着重要的科学研究意义及应用开发前景。回顾我国近10年来在极地海洋微生物领域的研究,所取得的主要进展包括:(1)揭示了南北极海洋微生物群落特有的结构和功能、二甲基硫/二甲基巯基丙酸内盐(DMS/DMSP)循环相关基因及可培养细菌基因组的独特生物地理学特征;(2)发现了极地海洋细菌通过代谢DMSP抵御原生动物捕食的新生态功能、温度响应新机制及新的几丁质氧化降解利用通路;(3)揭示了噬菌体对极地海洋细菌种群的调控作用;(4)阐明了极地海洋细菌产生的系列新型有机质降解酶的催化机制及其应用潜力;(5)建立了极地海洋细菌胞外多糖的制备工艺,评估了其在医学及食品等领域的应用潜力;(6)分离鉴定了系列极地海洋微生物新物种。以上研究成果先后发表在Nature Microbiology,Nature Communica-tions,Microbiome,ISME Journal等国际知名期刊上,提升了我国极地海洋微生物研究的水平、影响力和话语权。未来加强多学科交叉研究及前沿技术应用研发将进一步促进我国极地海洋微生物学研究的发展。

极地微生物资源研发现状及需求分析

极地因其极端的自然环境与相对的地理隔离,进化出了独特而多样的微生物资源。极地微生物蕴藏了生命耐受极端环境的奥秘、承载了生物地球化学循环的重要使命,其研究可为生命科学、地学、天体生物学等研究提供有价值的启示,具有独特的科学研究意义。同时,极地微生物所蕴含的新颖物种、基因与产物是极地自然资源的重要组成,是可持续利用的重要战略资源,对其开发利用具有现实的经济价值和社会效益。本研究基于详实的科学数据、文献报道、专利与案例分析等情况,深入阐明了极地微生物研究的重要性,总结了极地微生物研发趋势与需求,并提出了相应的研发建议。本研究结果可为极地微生物资源相关研究、政策、项目等布局提供参考。

PCR-DGGE技术在微生物物种多样性研究中的局限性及其解决措施

变性梯度凝胶电泳(denaturing gradientg elelectrophoresis,DGGE)技术目前已经成为研究微生物物种多样性和动态变化的分子检测工具之一。该技术不依赖于微生物的分离培养,便能快速、准确地获取复杂样品中微生物的菌群组成及其遗传信息,因此被广泛应用于微生物生态学、食品微生物学等领域。但DGGE技术存在一定的局限性,有时会造成分析结果的偏差。本文简单概述了DGGE技术的基本原理及其在微生物群落分析中的应用,重点对造成DGGE结果偏差的因素,如DNA提取、PCR扩增、DGGE条件以及DGGE图谱分析等进行讨论,并提出相应的解决措施,旨在对DGGE检测结果的分析提供参考。

利用石油微生物处理石油污水的初步实验

从油井的油层水中筛选到一株利用原油为碳源生长的芽孢杆菌M-1,当将其应用于石油污水处理时,在接种量为10%的条件下,能将污水的CODCr降低70%左右.当在污水中加入质量浓度为1 g/L的(NH4)2SO4时,能使M-1对污水CODCr的去除率达到80%以上.M-1在室内条件下最适处理污水的温度为45℃.利用固定化的M-1也可以使加入(NH4)2SO4污水的CODcr降低70%.经M-1处理后的污水在210～300nm范围内的光吸收明显降低.因此,M-1在石油污水处理中有很好的应用潜力.

宏基因组二代测序技术在脊柱感染病原微生物诊断中的应用

目的:探讨宏基因组二代测序(metagenomic next-generation sequencing,mNGS)技术在脊柱感染疾病中诊断病原微生物的能力和价值。方法:纳入2019年1月~2020年12月收治的46例疑似脊柱感染患者,其中男性26例,女性20例;年龄26~77岁(50.4±15.7岁)。获取患者的血液和病灶组织或脓液标本(CT引导下穿刺活检21例,开放手术25例),行微生物培养、血清学检测、病理检查和mNGS检测后进行结果的比较分析。结果:46例标本均在48h内获得了mNGS结果,微生物培养、血清学检测、病理检查等传统实验室检测时间1~12d不等。经临床最终诊断共35例为脊柱感染,11例为非脊柱感染。35例脊柱感染患者中,化脓性细菌感染14例,结核感染5例,布鲁菌属感染4例,未明确病原微生物感染12例;11例非脊柱感染患者中,脊柱肿瘤3例,终板Modic改变4例,终板骨折1例,DISH病合并假关节1例,强直性脊柱炎合并假关节2例。通过mNGS检测发现了脆弱拟杆菌、微小微单胞菌、齿垢密螺旋体、贝纳柯克斯体等少见病原微生物。mNGS在种水平与临床最终诊断的一致性为82.61%(19/23),在属水平的一致性为95.65%(22/23)。微生物培养阳性率为42.86%(15/35),mNGS检测阳性率为94.29%(33/35),二者存在统计学差异(P<0.01)。mNGS检测的敏感度为91.43%,特异度为90.91%,阳性预测值96.97%,阴性预测值76.92%。结论:宏基因组二代测序技术检测病原微生物快速、高效、准确,在脊柱感染疾病的诊疗中有较高的诊断价值。

近期工业微生物关键技术和应用

近年来,随着宏基因组学、蛋白质组学和代谢组学等技术的发展,工业微生物技术在资源、医药和手性合成等领域已经成为热点技术,并开拓了电子和纳米技术等新的应用领域。本文综述了几项最新的工业微生物技术,主要包括:微生物环氧化水解酶催化合成手性二醇、微生物甲酸脱氢酶用于再生氧化还原反应的辅因子、通过噬菌体展示技术得到纳米级金属丝、代谢网络改造和重建用于传统发酵生产以及有机溶剂耐受菌和宏基因组技术的应用。

微生物青贮剂在玉米秸秆黄贮中的作用

玉米秸秆黄贮过程中接种乳酸菌可以迅速降低原料的pH值 ,有效抑制腐败菌生长 ;添加纤维素酶 ,可以使秸秆的纤维含量由原来的 35 .3%降低到 2 5 .3% ,并增加可溶性碳水化合物含量 ;同时使用酵母菌 ,可使粗蛋白含量提高 10 % .所以 ,微生物青贮剂的使用 ,能有效改善黄贮秸秆的品质和营养价值 .

微生物产生的生物表面活性剂及其应用研究

对生物表面活性剂的类型及其产生微生物 ,生物表面活性剂的生产和生物表面活性剂在石油开采、食品工业、农业、药品和化妆品以及环境保护等领域的潜在应用价值作了介绍 ,展现出了生物表面活性剂的广阔应用前景。

制浆造纸工业中的微生物及其酶

对半纤维素酶、木素降解酶及部分研究较多的酶产生菌株给予介绍，并总结探讨酶的漂白作用机理、应用研究现状以及菌种研究等前沿问题。

构建限制性条件下微生物群体生长模型时的问题

Logistic生长模型在表征营养限制性生长条件下微生物群体生长时,遇到了种种困难.该模型未能明确给出微生物群体生长的“延迟期”和“代时”两个重要生长动力学参数,也忽视了方程中参数“r”应为平均生长速率,且不具有内禀生长率性质等诸多生物学特点.采用E.coliATCC31343,37℃液体摇瓶培养下获得的实验数据,证实了Logistic模型存在的上述局限性.通过对E.coli以葡萄糖和山梨醇共作碳源时,表现出的“二峰生长”曲线与用Logistic方程拟合结果的比较,表明适合度分析(goodness-fittest)不能作为模型是否适合的唯一判据.并对构建微生物群体生长模型的策略进行了讨论.

适冷微生物及其适冷机制研究进展

地球上许多生境为永久低温或季节性低温环境 ,适冷微生物在自然界中广泛存在。适冷微生物在环境净化、饲料、食品、奶制品、化妆品、皮革加工、洗涤等行业中具有广泛的应用前景。对适冷微生物的多样性、适冷的分子基础和适冷代谢机制进行了综述。

降解原油微生物的筛选及其部分特性的研究

筛选得到 4株可利用原油为碳源生长的菌株 ,初步鉴定为假单胞菌。这 4株菌对原油有很好的降黏作用 ,它们能利用长链烷烃生长 ,并且能耐受一定的温度、压力和矿化度。其中的M 3菌除降黏外还能产生酸和生物表面活性剂 ,在以原油为碳源的培养基中进行培养时 ,可以使培养液的表面张力从 72mN/m降至 3 6mN/m ,pH值从 7.0降至约 5 .5。实验证明M 3菌液在室内条件下能提高原油采收率 8.8%左右 ,在微生物采油中有很好的应用潜力。

微生物预处理对麦草微观结构和化学成分的影响

利用Phanerochaete chrysosporium ME446对麦草进行生物制浆特性的研究。菌丝能够迅速在麦草表面上生长,5d后就可以在麦草的外表面形成一层致密有力的网状结构。该菌株降解术素的模式是“同步脱木素”,即同时降解细胞壁中的纤维素、半纤维素和木素,使细胞壁被腐蚀变薄,并且有孔洞和凹坑出现。这些孔洞和凹坑以及气孔,为化学药液进入细胞壁提供了通道,改善了化学处理的效果。该菌株对麦草进行“同步脱术素”作用,使得细胞壁变薄,并有凹坑出现。微生物处理还能提高化机浆的得率和成浆的强度性能,减少磨浆能耗,但纸浆的白度和不透明度有所降低。

烤烟叶面微生物5种水解酶的产生、温度稳定性及其在烟叶人工陈化中的应用

研究了烤烟叶面微生物菌株5种水解酶(β-淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、果胶酶和蛋白酶)的诱导产生及其温度稳定性,结果发现培养基中分别添加0.2%的5种水解酶相应的诱导物,对所研究的烤烟叶面微生物菌株5种水解酶的产生均具有诱导作用.5种水解酶在60℃时均不稳定,易失活;50℃时,除果胶酶外,其他4种水解酶的温度稳定性较好.在对5种水解酶60℃保温2 h过程中所取的样品测定酶活时发现,60℃反应所得的酶活都高于各自酶活测定常规方法中所用温度反应所得的酶活.用烤烟叶面微生物及其产生的5种水解酶组合成6种不同配方,对2个品种的烤烟进行了为期6个月的人工陈化试验,结果是人工陈化2个月后试验样品评吸总分普遍高于对照样品.本研究为进行烤烟人工陈化以缩短烤烟自然陈化周期、改善烟叶内在品质奠定了基础.

微生物还原Cr(VI)的研究进展

随着现代工业的发展,水环境中的重金属对人类健康和环境带来严重的危害,其中的Cr(VI)具有强烈的毒性。微生物在代谢过程中可以将Cr(VI)还原为Cr(III),有效降低Cr(VI)的毒性。本文从可还原Cr(VI)的微生物、微生物还原Cr(VI)的机理、还原过程中存在的问题及发展方向等方面进行了综述。

不同的碳源、氮源及碳氮比对微生物溶磷的影响

利用液体发酵实验测定不同的碳源、氮源及碳氮比对两株黑曲霉ML2、ML4溶磷的影响.结果发现:当以NH+4为惟一氮源时,两株曲霉均表现出较高的溶磷活性,但当NH+4和NO3- 同时存在时,溶磷能力却大幅度下降.ML2、ML4在以葡萄糖为碳源时溶磷活性最高,溶磷量分别达到15 4 1.1mg L和16 6 8.2mg L .而以糖蜜为惟一碳源时,ML4的溶磷量只有4 1.2mg L .碳氮比对ML2、ML4的溶磷能力影响很大,随着碳氮比的增大,溶磷量随之升高,在mC∶mN =35∶1时达到最高,而后降低.在实验中还发现:菌株在溶磷过程中伴随着pH值的下降,但下降的程度与溶磷大小相关性较差.对其溶磷机制初步研究发现,溶磷菌株的溶磷效果主要依靠发酵液中的草酸和α酮戊二酸等有机酸的作用.