一株具有氢自养能力的固氮粘质沙雷氏菌的分离鉴定、代谢特征与功能基因检测

氢氧化细菌（HOB）是能利用氧气氧化氢气供能以固定二氧化碳进行自养生长的一类细菌,但是目前对能够固氮的HOB研究甚少.在自然界中部分HOB常作为植物根际促生细菌（PGPR）存在,而固氮是可能的促生机制,有望从功能菌群中得到更多的固氮HOB,是否存在氢自养且可固氮的沙雷氏菌未知.从固氮氢氧化混合菌群中分离出一株产色素的固氮菌NF-HOB1,经16S rRNA基因测序鉴定为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）(GenBank:OQ625884),通过碳源或氮源限制培养实验验证其具有异养固氮生长、氢自养固碳生长能力,氢气氧化速率为0.187 5 mmol/d.聚合酶链式反应（PCR）扩增发现其质粒DNA编码固氮酶铁蛋白结构基因nifH,基因组编码种特异性的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco）和氢化酶3的结构基因.基因组框架图测序进一步揭示了菌株的基因组特征,基因组长4 919 531 bp,蛋白编码基因4 778个.注释到氢化酶2、碳酸酐酶、GlnK型PII蛋白等,提示存在二氧化碳浓缩机制和以NtrB-GlnK-amtB/nifA为特征的全局氮调控机制.基因本体论...     

5种植物根际真菌群落结构与多样性

根际真菌在植物生长和健康方面具有非常重要的作用,然而由于分离和培养技术的限制,对根际真菌群落、多样性及功能仍缺乏认识.为明确不同植物根际真菌群落的结构与差异,揭示其潜在的生态功能,采用Illumina MiSeq技术对马蔺、葡萄、大豆、玉米等5种植物根际真菌ITS rRNA基因的ITS2区进行高通量测序,并利用FUNGuild对其功能进行预测分析.结果显示,5种植物根际中80%以上的真菌序列划分到17-45个OTUs中,优势菌门为子囊菌门,优势菌纲为座囊菌纲和粪壳菌纲等;这5种植物根际真菌群落各自聚群,其香农指数(Shannon)和丰富度(Chao1)从大到小依次为木瓜、马蔺、葡萄、大豆、玉米;在获得的1 290个OTUs中,49.76%的OTUs归属于8个功能类群,其中腐生菌约占总OTUs数的25.89%,是主要功能类群,其次是病原菌/腐生/共生过渡型、植物病原体等,葡萄、木瓜和马蔺根际中腐生菌显著高于大豆和玉米.本研究表明木瓜、马蔺和常见植物根际真菌的群落结构和多样性不同,一年生作物的根际真菌多样性小于多年生植物,进而也表明根际真菌群落及其生态功能受到植物的生活周期或类型的影响.(图4表1参30)     

天祝高寒草地三线镰孢的分离鉴定及β-tubulin基因序列分析

按30 m的梯度将海拔2 880～3 360 m分为16个采样点,在同一海拔高度按照"Z"字形取样,共取5个点,对16个采样点的土样混匀后以根残体分离法在镰刀菌选择性培养基上进行分离,对分离得到的镰刀菌菌落进行纯化和单孢分离后,以形态学为基础,参照Nelson分类系统进行鉴定.结果表明:在分离到的212个镰刀菌菌株中,有5个菌株为三线镰孢(Fusarium tricinctum).随机选取2株三线镰孢菌株进行β-tubulin基因序列分析,将PCR产物回收测序后在Genbank上比对,菌株TZh-4-3-7和TZh-11-5-2与GenBank上登记的6个新西兰菌株的亲缘关系最近,同源性达96%.利用DNAStar软件绘制其系统发育树状图,结果显示,菌株TZh-4-3-7和TZh-11-5-2与以上6个F.tricinctum菌株均位于系统发育树的同一分支,聚为一类.本研究采用的β-tubulin基因序列分析结果验证了利用形态学鉴定镰刀菌的准确性;将β-tubulin基因序列分析应用于三线镰孢的鉴定中,拓宽了鉴定途径,提高了鉴定的准确性;并了解了三线镰孢在天祝高寒草原不同海拔高度的分布,丰富了我国草原镰刀菌资源库,为进一步探讨镰刀菌与草原退化的关系奠定了基础.     

高效固氮大豆根瘤菌SMH12的全基因组测序及比较基因组分析

费氏中华根瘤菌SMH12(Sinorhizobium fredii SMH12),生长代时较短,属于快生型大豆根瘤菌. SMH12具有高效固氮、宿主范围广、匹配性强、遗传物质稳定等特点,为充分开发该菌应用潜力和研究价值,有必要解析SMH12的基因组序列.采用Illumina Hiseq与Pacbio测序技术相结合对SMH12菌株进行全基因组测序.进一步使用相关软件对测序数据进行基因组的组装、基因预测与功能注释、COG/GO聚类分析以及比较基因组分析.测序结果显示,SMH12基因组包含1条染色体和2个质粒,染色体大小为4 022 924 bp,质粒pSfSMH12a大小为2 394 395 bp,质粒pSfSMH12b大小为556 376bp,序列已提交至GenBank数据库,登录号为CP035038-CP035040.基因预测与rRNA、tRNA查找显示,SMH12基因组含有6 836个基因,有9个rRNA和55个tRNA.比较基因组分析的直系同源基因比对与共线性分析显示,SMH12与S. fredii HH103大部分基因相同,亲缘关系最密切;只有约17%的基因不同.COG分类比较分析显示,SMH12中转座因子和碳水化合物的转运与代谢这两类相关基因的占比明显高于Bradyrhizobium diazoefficiens USAD110.本研究首次报道SMH12基因组序列并分析了其基因组基本特征,与其他代表性大豆根瘤菌进行了比较基因组分析.结果丰富了根瘤菌基因组数据库,也为构建高效固氮的大豆根瘤菌工程菌提供了一定依据和基因资源.(图6表2参35)     

甘薯块根腐烂真菌的分离和鉴定

从腐烂甘薯块根中分离到4株丝状真菌,分别编号为SP-1、SP-2、SP-3和SP-4,它们都能在甘薯块根片上快速生长.将这4株真菌接种在PDA培养基上,观察其菌落形态和结构特征.提取4株菌的总DNA,利用真菌的18S rDNA通用引物进行扩增、克隆和测序,其18S rDNA序列的长度分别为1 810 bp、1 769 bp、1 768 bp和1 770 bp.将这些序列在GenBank中进行序列比对,获得的同源性较高的序列用于构建系统进化树.根据分子鉴定和形态观察的结果,SP-1菌株是匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)SP-1,SP-2是尖镰孢(Fusarium oxysporum)SP-2,SP-3是康宁肉座菌(Hypocreakoningii)SP-3,SP-4是肉座菌属(Hypocrea),命名为Hypocrea sp.SP-4.     

酸性矿山排水影响下水库及其入库流域水体细菌多样性与环境因子的关系

为了解酸性矿山废水排水处沿流域至水库底层水体细菌群落结构的沿程变化,探索其环境影响因素.采用高通量测序技术并结合主成分分析（principal component analysis,PCA）方法,对2019年9月采集受酸性矿山废水（acid mine drainage,AMD）影响的12个水样进行研究.结果表明,入库流域水样中细菌群落多样性变化趋势不明显,从表层至底层细菌多样性不断升高.在门水平上受AMD影响的细菌主要由变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes,0.21%—12.96%）、厚壁菌门（Firmicutes,0.15%—14.4 8%）和放线菌门（Actinobacteria,0.06%—4.64%）构成.其中,变形菌门中的α-变形菌纲（Alphaproteobacteria,2.42%—61.99%）、β-变形菌纲（B etaproteobacteria,1.29%—63.53%）和γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria,6.41%—63.09%）为优势菌类.从不同空间位置浮游细菌群落组成来看,不动杆菌属（Acineto...     

烯肟菌酯在苹果及土壤中的残留动态研究

对烯肟菌酯在苹果和土壤中的残留消解规律和最终残留进行分析,结果表明,烯肟菌酯的最小检出量为4.10×10-13 g,对苹果和土壤中烯肟菌酯的最小检出浓度分别为0.002 mg·kg-1和0.003mg·kg-1,苹果中烯肟菌酯的平均回收率为92.19%-97.69%,变异系数为4.78%-10.71%;土壤中烯肟菌酯平均回收率为100.43%-107.84%,变异系数为2.21%-4.61%.烯肟菌酯在苹果中的消解动态以及最终残留试验显示,烯肟菌酯消解较快,在天津市和合肥市两地苹果中降解的半衰期分别为7.74d和2.91d,土壤中降解的半衰期分别为8.85d和11.09d.在苹果树上按推荐剂量的2倍使用18%氟环唑·烯肟菌酯悬浮剂施药3次,距最后一次施药21d,烯肟菌酯在苹果和土壤中的残留量分别为0.0247mg·kg-1-0.0843mg·kg-1和0.1013mg·kg-1-0.1480mg·kg-1,苹果收获时烯肟菌酯的消解率在90%以上.     

60%唑醚·代森联水分散粒剂中吡唑醚菌酯在葡萄和土壤中的残留分析

建立了一种固相萃取-反相高效液相色谱检测60%唑醚·代森联水分散粒剂中吡唑醚菌酯在葡萄和土壤中的残留方法.方法的回收率为80.4%-98.4%,变异系数为1.8%-3.8%.最小检出量为2×10-10g,最低检测浓度为0.01 mg·kg-1.消解动态研究表明,吡唑醚菌酯在葡萄和土壤中消解较快,其半衰期分别为3.7-3.8d和8.7-10.2d.最终残留试验表明,60%唑醚·代森联水分散粒剂900mg(a.i.)·kg-1喷雾,4次药后7d,吡唑醚菌酯在葡萄和土壤中的最终残留量分别为0.1585-0.1886mg·kg-1和0.6935-0.7245 mg·kg-1,低于CAC规定吡唑醚菌酯在葡萄中的最高允许残留量(MRL值)2.0 mg·k-1.     

海栖热袍菌耐高温β-甘露糖苷酶基因的克隆及表达

以海栖热袍菌(Thermotoga maritima)MSB8基因组DNA为模板,克隆得到β-甘露糖苷酶基因(man2).测序分析表明,该基因全序列为2358bp,编码785个氨基酸,分子量约为92×103.根据蛋白质氨基酸的同源性分析,该β-甘露糖苷酶与新阿波罗栖热袍菌(Thermotoga neapolitana)Man2(accession No.AAK52304.1)的同源性最大,达到80%.将此基因连接至表达载体pET-28a( )并转化到大肠杆菌BL21细胞中,经IPTG诱导,β-甘露糖苷酶活力达5.96U/mL.粗酶的温度稳定性分析表明,该酶的热稳定性好,90℃处理10min,活力回收率65%,具有重要的工业应用前景.图3表1参17     

甘蔗泛素结合酶基因的克隆与表达北大核心CSCD

为克隆鉴定甘蔗泛素结合酶基因（Sugarcane ubiquitin-conjugating enzyme,ScUBc E2）并探索其在激素信号通路和甘蔗与黑穗病互作过程中的作用,选择黑穗病菌胁迫下甘蔗抑制消减杂交文库（Suppression subtractive hybridization,SSH）中注释为泛素结合酶的差异表达EST序列为探针,结合电子克隆技术和RT-PCR技术,以甘蔗cDNA为模板进行泛素结合酶基因克隆.对克隆获得的序列进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术分析该基因在甘蔗根、蔗髓、叶、芽中的组织特异性表达以及在黑穗病菌、茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate,Me JA）、脱落酸（Abscisic acid,ABA）和水杨酸（Salicylic acid,SA）胁迫下的表达情况.最终克隆得到一条长度为699 bp的甘蔗泛素结合酶基因（ScUBc E2;Gen Bank accession number：KJ577594.1）,该基因包含长度为447 bp的完整开放读码框,编码148个氨基酸.生物信息学分析结果显示,ScUBc E2编码的蛋白分子量（Mr）为16.507×10^3;无信号肽,为碱性不稳定的亲水蛋白;包含4个α螺旋、4个β折叠和一些无规则卷曲;第15位氨基酸为泛素化位点,74-89位氨基酸为活性位点;在进化过程中与高粱泛素结合酶基因的亲缘关系最近.qRT-PCR分析结果表明,ScUBc E2基因组成型表达,但在芽中的表达量最高;其表达在甘蔗感黑穗病基因型ROC22中受到黑穗病菌胁迫的抑制,在黑穗病抗病基因型YC05-179中则先被抑制,后被诱导;ScUBc E2基因受MeJA及SA诱导表达,对ABA胁迫的响应不明显.本研究表明,甘蔗ScUBc E2基因在抗病基因型和感病基因型甘蔗中存在不同表达模式,可能参与甘蔗与黑穗病菌的互作过程,有望为抗病育种分子标记提供潜在基因资源;同时,该基因受MeJA和SA外源激素胁迫后的表达模式,可为泛素-蛋白酶体途径及激素调控的信号转导在甘蔗与黑穗病菌互作过程中的作用提供一定的理论依据.     

一株高产油脂丝状真菌的形态学及rDNA-ITS2分子鉴定

从采集的土样中分离获得45株产油脂菌株,其中丝状真菌7-4的原始油脂含量最高,达到46.80%.分别采用传统形态学鉴定方法及rDNA-ITS2序列克隆进行鉴定.形态学鉴定的结果初步表明该真菌为卷枝毛霉(Mucorcircinelloides),采用rDNA-ITS2序列进行复核表明该菌与卷枝毛霉(M.circinelloides)同源性为98.00%,而与易脆毛霉(M.fragilis)同源性达到100.00%.从构建的系统进化树中可以看出,该菌与易脆毛霉共同构成一个分支,并与卷枝毛霉聚成一大枝.结合形态学鉴定的结果确定菌株7-4为易脆毛霉(M.fragilis).其脂肪酸组成与植物相似,以棕榈酸、亚油酸、油酸为主,不饱和脂肪酸含量达91.77%.     

好氧反硝化菌种DF2的分离鉴定及生理生化特性分析

分离了新型的高效反硝化细菌并研究其生物脱氮效率。通过观察形态学、生理生化鉴定和16SrRNA基因同源分析来鉴定菌种,致力于研究微生物污水脱氮处理的实际效果和克服反硝化过程中有害中间产物的积累。利用BTB培养基从水平潜流人工湿地基质中初步筛选出了9株平板阳性菌,革兰阴阳性均有。经试验研究发现该9种菌株在好氧条件下均具有一定的脱氮能力,其中以DF2和DF3 2种菌株脱氮能力最为显著,在3 d时间内NOX--N去除率达到了95%以上,NO2--N仅有微量积累;而其它7种菌株对NO3--N的去除率可以达到98%以上,但是NO2--N积累比较严重,积累量达到了NO3--N去除的50%~70%左右。经测序分析鉴定DF2和DF3分别属于德克斯氏菌属（Derxia）和假单胞菌属（Pseudomonadaceae）。德克斯氏菌属作为除氮的反硝化菌属在以往的研究中鲜有报道,该菌在好氧条件下可以合成周质NAR的亚基基因（napA）。     

耐低温混菌降解苯系物的特性及菌种鉴定研究

以吉化双苯厂被硝基苯、苯系物（BTEX）污染的土壤为菌源,经过筛选驯化得到一组在低温条件（10℃）下可降解苯系物（BTEX）的混菌。室内研究表明,在10℃,pH=6.8,苯系物（BTEX）总质量浓度200mg·L^-1的条件下,84h后该菌对苯、甲苯、乙苯、二甲苯的降解率依次为93.2%、95.6%、91%、88.4%、对6种质量浓度的苯系物（BTEX）污染物中最难降解的苯进行降解动力学曲线模拟,当苯质量浓度小于17.48mg·L-1时,降解符合一级降解动力学,当苯的质量浓度为17.48～195.30mg·L^-1时,降解符合零级降解动力学、该混菌降解效果稳定、适应环境能力强,经80次传代后仍能保持良好的降解效果,且在6个不同地区含有不同背景组成的地下水中降解效果稳定、应用Biolog细菌自动鉴定系统和16SrDNA序列分析方法对降解率较高的3株菌B2、B4、B6作菌种鉴定,B2为嗜麦芽糖寡养单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）,B4为斑生假单胞菌（Pseudomonas maculicola）,B6为多刺假单胞菌（Pseudomonas spinosa）。     

一株菲降解菌的分离鉴定及其降解条件研究

以菲为研究对象,从克拉玛依稠油污染土壤中筛选到1株对菲具有较好降解效果的菌株JZ3-21。通过形态观察、生理生化指标及16S rDNA序列分析对该菌株进行了鉴定。该株菌的16S rDNA序列与Pseudomonas属的相似性达99%,结合分离菌株的形态、生理生化特征和16S rDNA基因序列的分析结果,初步鉴定该菌株为恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida.）。对其降解条件进行了研究,结果表明：在40℃,pH 8.0,接种量为1.5%的条件下,菌株对初始质量浓度为100 mg.L-1的菲在64 h内的降解率高达94.2%。该菌对高质量浓度菲有较好的耐受性,其最高耐受质量浓度可达2 000 mg.L-1。     

转座子挽救法克隆鞘氨醇单胞菌CDS-1中呋喃丹水解酶相关基因

用含Tn5转座子的自杀性质粒pSC123诱变呋喃丹降解菌Sphingomonas agrestis CDS-1,获得失去呋喃丹降解功能的突变株CDS-M1.以pMD18-T为载体在E.coli DH5α中构建了CDS-M1的基因组文库,采用转座子挽救法对Tn5插入位点两侧翼的序列进行克隆与测序,根据测序结果(共4 551个碱基)设计引物,从CDS-1的基因组中扩增到同样大小的片段,把该片断克隆到广宿主载体pPZP201上,得到重组质粒pCDZ1,通过三亲接合的方法把pCDZ1导入CDS-M1中进行功能互补实验,结果显示CDS-M1的呋喃丹水解功能得到了恢复,表明该片断中包含呋喃丹水解酶相关基因.图7表1参14     

一株野生桑黄的分离鉴定与生物学特性

桑黄是我国传统名贵的药用真菌,在分类学上是锈革孔菌科(Hymenochaetaceae)几种药用真菌的总称.从北京延庆区四海镇黑汉岭采集到一株桑黄子实体,经分离纯化获得纯培养(编号SS).进一步开展其分类鉴定、最适培养条件和液体发酵产物活性研究.根据ITS鉴定,确定SS菌株属于锈革孔菌科针层孔菌属(Phellinus),与苹果木层孔菌(Phellinus tuberculosus)的相似性为95%;结合子实体、菌丝特征和寄主植物类型,确定SS菌株为苹果木层孔菌.SS菌株菌丝体最适培养条件研究表明,其最适碳源为葡萄糖,最适氮源为黄豆粉,最适C/N比为20/1,最适生长因子为维生素C,最适温度为28℃,最适pH为7.0.以马铃薯葡萄糖液体(PD)培养基、10%接种量、28℃、150 r/min培养7 d,发酵液中多糖含量为176.71 mg/L,黄酮含量为0.11 mg/L,抗氧化活性为7.82 mol/L(FeSO_4),未检测到多酚的存在.本研究从野外获取新的桑黄药用资源,其生物学特性结果可为野生药用真菌的人工驯化和开发利用提供理论依据.     

一种新的好氧反硝化菌筛选方法的建立及新菌株的发现

利用间歇曝气富集,氰化钾(KCN)选择培养基筛选好氧反硝化的细菌,通过形态学特征、生理生化反应及16SrDNA同源性比较对筛得菌株进行鉴定,并对其好氧反硝化相关基因napA进行扩增并测序比较.筛选到一株可以柠檬酸钠为碳源,硝酸钾为氮源,进行好氧反硝化的细菌.在溶解氧(DO)为(9.0±0.5)mg/L的培养基中,该菌株5 d内将硝态氮由282.0 mg L-1降解至149.2 mg L-1,其硝态氮去除率为46.47 ng mg-1min-1,同时亚硝态氮仅有少量的积累.经鉴定,初步判定它为假单胞菌属,命名为Pseudomonas sp.Y2-1-1.从其基因组中扩增出与好氧反硝化相关的周质硝酸盐还原酶(NAR)的亚基napA基因,并与已报道的napA基因进行Blast比较,发现具有较大差别.利用间歇曝气富集,氰化钾(KCN)选择培养基筛选好氧反硝化的细菌是非常有效的.初步认为Pseudomonas sp.Y2-1-1是一株新的好氧反硝化菌.图6表3参12     

采用高通量测序技术检测肺癌致病突变及靶向药物突变位点

Ion Torrent高通量测序平台可通过测序癌症病人的基因组,找出致病突变位点进而选择对应的靶向药物以更加有效地治疗并减少毒副作用.利用Ion Torrent平台共检测了55例非小细胞肺癌组织的甲醛固定石蜡包埋样本(FFPE样本),对测序结果进行分析并找出致病突变位点.其中,30(54.5%)例样本有抑癌基因TP53的突变,突变类型一共包括36种,是突变频率最高的一个基因.突变频率次高的基因是EGFR,检测到17(30.9%)例病人共8种突变类型.突变频率第三高的是ERBB4(HER4,与EGFR同属HER家族),检测到14(25.5%)例病人共两类突变.此外,还有其他突变频率较高的基因,如MLH1(8例,14.5%)、KRAS(6例,10.9%)、PIK3CA(5例,9.1%)等.本研究表明通过提取肺癌病人FFPE样本中的DNA并使用Ion Torrent平台测序可以找到致病突变,可用于指导医生进行更好的靶向药物治疗.     

刺红珠根中的生物碱

从利红珠根中分离到7个生物碱：8-氧小檗碱（1），巴马亭（2），小檗碱（3）．非洲防己碱（4），8-氧巴马亭（5），（±）-oblongine（6）和小檗胺（7）．通过波谱数据鉴定了它们的结构.首次用二维核磁对8-氧小檗碱和小檗胺的氢谱与碳谱进行了指定．     

硫氧化菌Halothiobacillus neapolitanus筛选、鉴定及其脱硫性能

硫氧化菌是生物脱硫的关键因素,因此筛选耐受性强、脱硫效率高的菌株具有重要意义.以硫代硫酸钠为能源底物,从无锡市某污水处理厂硝化污泥中分离到一株硫氧化菌株,通过菌落形态、TEM电镜观察,并结合16S rRNA测序以及系统进化树分类等分子生物学分析,鉴定该菌为那不勒斯硫杆菌(Halothiobacillus neapolitanus),命名为LJN1-3.确定该菌的最适脱硫条件为pH 6.8,温度30℃,在该条件下,适量葡萄糖、蔗糖、乙醇等有机物以及Ni~(2+)可刺激细胞生长,该菌对酸类和Mn~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)等金属离子呈现一定耐受性.该菌在内循环气升式反应器脱硫性能分析表明,其最大比生长速率和最大比消耗速率分别为0.38/h和6.5×10~(-4)g/h,24 h内硫代硫酸钠消耗率达99%,此时单质硫浓度0.88 g/L,呈现较强的脱硫潜力. SEM分析形成的单质硫表面呈现粗糙、不规则的形貌.本研究表明,H. neapolitanusLJN1-3硫代硫酸钠去除率高且具有较强的耐受能力,在生物脱硫等领域具有一定的应用价值.