微生物菌剂对堆肥功能微生物重构的影响

堆肥产品不仅可以作为有机肥或土壤改良剂,还可以在包气带土层防护地下水污染的过程中起到微生物载体的作用.在堆肥中接种菌剂能够加速堆肥进程,促进堆肥材料的腐熟,但是也有研究认为接种剂与堆肥土著微生物的竞争会导致菌剂无法发挥作用.为了阐明菌剂与土著微生物之间的相互作用,采用宏蛋白质组学方法,分析餐厨垃圾堆肥接菌组（木质纤维素混合菌剂）和对照组（未接菌）中功能微生物群落和碳水化合物代谢途径的变化.结果表明:接菌组中假单胞菌目（Pseudomonadales）和散囊菌纲（Eurotiomycetes）菌群的相对丰度比对照组分别提高了12.5%和22.0%,成为优势细菌和真菌,二者在碳水化合物代谢活性上也成为优势菌群.菌剂主要是由芽孢杆菌目（Bacillales）和散囊菌纲的曲霉（Aspergillus）组成,曲霉因具有堆肥系统所需的木质纤维素分解能力而成为优势真菌,而菌剂中的芽孢杆菌虽然数量较多,但是缺乏堆肥系统所需的功能而无法成为优势细菌.餐厨垃圾中易降解物质分解过程中产生的有机酸会导致酸性环境,对照组中能够适应酸性环境的芽孢杆菌目和酵母菌纲（Saccharomycetes）是优势群落,添加菌剂后,堆肥系统中土著的假单胞菌目和散囊菌纲具有较高的碳水化合物代谢活性和多种有机酸转化通路,因此在与菌剂中的芽孢杆菌目和土著的芽孢杆菌及酵母菌的竞争中成为优势菌群.研究显示,外源菌剂与土著微生物之间以及各土著微生物之间都会发生竞争作用,能否成为优势菌群取决于是否适应堆肥底物新陈代谢的变化,因此只要选择好菌剂的功能和接种时机,菌剂就能够发挥原有的作用.      

宏蛋白质组学在活性污泥研究中的应用

宏蛋白质组学作为研究微生物群落的一种新兴技术,主要是对特定微生物群落所表达的全部蛋白进行宏观、高通量的分析研究.本文综述了宏蛋白质组学研究的技术路线,主要包括蛋白的提取和纯化、分离和鉴定,以及宏蛋白质组学在强化生物除磷的活性污泥、活性污泥胞外多聚物和比较不同处理工艺活性污泥的差异等方面的研究.活性污泥的宏蛋白质组学研究完善了强化生物除磷活性污泥的厌氧和好氧阶段的代谢模型,揭示了活性污泥胞外多聚物在污染物降解过程中的主要作用和表现,阐述了不同活性污泥在污水处理过程中宏观特性与微观功能之间的关系,对于污水的生物处理有着重要的指导意义.宏蛋白质组学在活性污泥研究领域仍处于起步阶段,没有统一、有效的蛋白提取方法,数据库匮乏,成为活性污泥宏蛋白质组学发展的主要阻碍.随着各种新兴仪器、方法的应用以及数据库的不断完善,活性污泥宏蛋白质组学将会在污染物生物降解机制分析、鉴定功能蛋白等方面展现其巨大的优势.     

四环素对大肠杆菌抗生素抗性基因进化的影响

为了解环境中低浓度抗生素对抗生素抗性发展的影响,以大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)为基础材料,通过亚抑菌浓度四环素处理,得到由敏感到抗性的菌株,研究了四环素对大肠杆菌产生抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的影响,采用同位素标记相对和绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantification,iTRAQ),分析四环素处理前后,大肠杆菌总蛋白差异表达情况.结果表明,大肠杆菌经1/2MIC浓度的四环素诱导,20 d后可由敏感转至耐药,表明环境中的低浓度四环素的刺激对大肠杆菌耐药性的形成影响较大.并且,检测到四环素抗性基因tetA、tetE和tetZ,β-内酰胺类抗性基因blaTEM和blaFOX,多重耐药性基因acrA、marA和marR.蛋白结果表明大肠杆菌在四环素胁迫下以特定的节能存活模式,通过诱导细胞防御和修复系统来应对环境压力,并表现出对离子传输的严格调节,来抵抗四环素毒性的影响.研究结果为进一步解析环境中抗生素胁迫的抗性机制提供了参考.     

高效菲降解菌降解特性与蛋白组学研究

研究了各种条件下高效菲降解菌ZXl6对菲的降解特性,并借助一维与二维蛋白质组学分析技术,比对了菲诱导前后ZXl6蛋白表达差异.结果表明,该菌株利用菲生长的最适温度为35℃,最适pH为7.5,可以耐受并降解2 500 mgL-1菲.不能利用邻苯二甲酸,但可利用水杨酸和邻苯二酚.菌株细胞蛋白SDS-PAGE结果显示,菌株在菲诱导12 h后,出现两条M这l9x103和27x103的新增蛋白条带,从二维电泳图谱的相应分子量位置上发现3个新增表达蛋白,质谱分析与牛物信息学检索结果表明,2个点分别为芳香族加氧酶小亚基,1个点为顺式氯苯二氢二醇脱氢酶.     

共代谢条件下荧蒽降解菌的差异蛋白质组学分析

以课题组筛选出的多环芳烃高效降解菌--蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)DQ01菌株为研究对象,以荧蒽为目标污染物,以牛肉膏蛋白胨培养基(LB培养基)为共代谢基质,基于同位素相对和绝对定量技术(iTRAQ)比较细菌在无机盐培养基(MSM培养基)和MSM-LB培养环境中降解荧蒽的全蛋白表达水平,旨在揭示蜡样芽孢杆菌在共代谢过程中分子代谢水平上的变化.结果共检测到64个差异表达蛋白质,其中上调表达的蛋白质有28个,下调表达的蛋白质36个.鉴定到差异蛋白的功能集中在代谢、应激反应、信息传递和调控等方面,同时对比KEGG通路富集分析的结果,也显示细菌有关能量代谢和信息传递、调控的通路产生的变化.比较细菌在是否处于共代谢下的差异蛋白表达,推测细菌在降解多环芳烃过程中的关键环节是小分子代谢和适应外界环境的通路.     

茄科雷尔氏菌蛋白质相互作用网络预测及分析

细菌性青枯病是由茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的一种世界范围的细菌性土传病害.该细菌基因组序列的完全测序,使得从蛋白质组角度来分析其蛋白质相互作用网络成为可能.本文通过朴素贝叶斯模型整合系统发生谱法、基因邻近法、基因融合法、操纵子法、同源映射法、微阵列法、域相互作用法等7种方法,并根据约豋指数确定的阙值,预测了可信的茄科雷尔氏菌的蛋白质相互作用网络.对网络中的分泌子网络和信号转导进行了分析,提出可能的药物作用靶点(cyaB、pilD、Fli、Rsp1526、VsrA、VsrB、PilH).对于未注释的蛋白依据蛋白相互作用推测了部分蛋白质的功能.本文也提供了完全免费的在线数据库支持,提供了方便的茄科雷尔氏菌的蛋白相互作用的查询及相互作用数据和推测的蛋白质功能数据的查询和下载(http://www.scbmp.org.cn/rsoppi.php).     

不同方法对甘薯块根可溶性蛋白的提取效果

为建立一套适宜甘薯块根蛋白质组学分析的双向电泳体系(2-DE),采用匀浆法、丙酮沉淀法、TCA-丙酮沉淀法和酚提取法来制备甘薯块根可溶性总蛋白,并分别通过蛋白质定量、SDS-PAGE和2-DE技术来评估这4种蛋白制备方法提取甘薯块根蛋白质的优劣.结果显示,每0.5 g鲜薯块根,经Bradford方法测定蛋白质的得率分别为1.6 mg、2.4mg、1.2 mg、1.9 mg.SDS-PAGE的结果表明,匀浆法、丙酮法制备的蛋白质分离到的条带较少,且在约M r20×103处的储藏蛋白含量较高;TCA-丙酮法和酚提取法制备的蛋白质分离到的条带则明显多于前两种方法,且M r20×103处储藏蛋白的相对含量也明显减少.2-DE结果显示,匀浆法制备的蛋白质在进行双向电泳分析时,几乎不能完成聚焦过程,仅在凝胶的碱性端出现少量的蛋白质斑点,丙酮法和TCA-丙酮法要优于匀浆法,但是蛋白质斑点数量仍然较少,酚提取法提取的蛋白质在进行双向电泳时分离到的蛋白质斑点数最多,为1 120个,且在凝胶上均匀分布,背景清晰.综上所述,酚提取法是适宜甘薯块根蛋白质双向电泳样品制备的最佳方法.     

蛋白质组学及其在PAHs生物降解途径中的应用

蛋白质组学是研究生物体表达的全部蛋白功能的学科。随着双向电泳、生物质谱和生物信息学三大蛋白质组学技术的发展与成熟,蛋白质组学成为研究PAHs降解菌的生物降解途径中不可或缺的重要部分。阐述了这三大技术以及其应用于PAHs降解菌在特定多环芳烃污染物诱导前后的差异蛋白的表达,并展望了蛋白质组学三大技术应用于微生物降解多环芳烃机制方面的前景与挑战,以期对今后相关PAHs降解菌的培育驯化或生物降解途径的研究有一定指导作用。     

产多胺细菌提高小麦Cd抗性和消减Cd吸收机制

为了探究重金属固定植物促生细菌强化作物消减对重金属的吸收及其机制,以产多胺细菌Enterobacter bugandensis YX6和小麦为研究对象,通过水培试验研究Cd胁迫下菌株YX6对小麦生长和Cd吸收以及Cd在小麦根系中亚细胞分布的影响,同时借助非标记蛋白质组学技术研究菌株YX6对小麦根系蛋白质表达的影响.结果表明,与单独3 mg·L^-1Cd处理相比,Cd胁迫下接种菌株YX6显著提高了小麦根（42.71%）和叶片（82.83%）的干重,显著降低了小麦根（48.56%）和叶（61.41%）中Cd的含量.同时,菌株YX6的接种显著提高了小麦根和叶中多胺的含量,进而增强了小麦对Cd的抗性.此外,YX6+Cd处理组中小麦根细胞器和可溶性部分中Cd的比例显著低于单独Cd处理中的比例,而细胞壁中Cd的比例则要高于单独Cd处理中的比例.非标记蛋白质组学显示,Cd胁迫下菌株YX6提高了小麦根系中与DNA修复（蛋白质-DNA复合物和DNA包装复合物）和激素（脱落酸和茉莉酸）合成相关蛋白质的表达,从而提高了小麦对Cd的抗性和消减Cd吸收.结果可为阐明产多胺细菌消减小麦Cd吸收的分子机制和保障小麦安全生产提供科学依据和技术途径.