极地微生物低温适应性的分子机制

极地由于其独有的地理及气候特征 ,生存于其中的微生物具有独特的分子生物学机制和生理生化特性。极地的低温对生存于其中的微生物产生广泛而深刻的影响 ,人们对于极地微生物对这一环境因子的适应机制研究得也最为详尽。本文从酶分子水平、细胞膜、细胞质等各个角度简述了近年来国内外有关极地微生物低温适应性的分子机制 ,以期进一步阐述极地微生物对生存环境的适应机制     

盐度对北极海冰细菌生长的影响

从中国第二次北极科学考察采集的海冰样品中分离到8种细菌,研究了盐度对其生长的影响。结果表明,8株海冰细菌对盐度有着广泛的适应性,在盐度为30-90的范围内均可较快生长,其中菌株BJ2、BJ3和BJ7的盐耐受性较强。进一步的研究表明,BJ2、BJ3和BJ7在0-150 的盐度范围内均有不同程度的生长,盐度为0-30时,菌株的生长最快;盐度为180时,这三株菌株也均有短暂的生长。随着盐度的增加,三株菌株生长的延迟期增加,到达生长稳定期的时间也相应增加。温度对菌株BJ2、BJ3和BJ7的盐耐受性也有着一定的影响,随着温度的升高, 菌株的生长速度变慢,但盐耐受性有所增加。     

印尼热泉中产嗜热碱性蛋白酶菌株筛选及酶学性质研究

采用MSM寡营养培养基从印度尼西亚Pantai cermin,Kalianda和Banyuwedang三个地区的热泉水样、泥样以及沉积物样品中分离获得细菌菌株,通过检测蛋白酶产生透明圈和福林酚蛋白酶活性测定相结合的方法,从中筛选出1株产嗜热蛋白酶的菌株PBI,该菌株经初步鉴定为短杆菌属(Brevibacillus),并对其酶学性质进行了研究。结果表明,菌株PBI产蛋白酶的最适酶活温度为60℃,最适pH值为8.0～9.0,具有较好的热稳定性和pH稳定性,60℃时酶的半衰期为30min,70℃条件下20min仍保持46.1%的酶活,该酶在pH值为5.0～9.0范围的缓冲液中酶活相对稳定。其产嗜热蛋白酶的酶活力最高可达到60.53U/mL,在100℃条件下仍能保留26.37%的相对酶活。Fe2+,Fe3+,Cu2+和Zn2+对嗜热蛋白酶活性具有明显的抑制作用。该嗜热蛋白酶对EDTA敏感,苯甲基磺酰氟(PMSF)、亮抑酶肽(Leupeptin)、苄眯(Benzamidine)和胃蛋白酶抑制剂(Pepstain A)对该嗜热蛋白酶都有一定的抑制作用,说明其酶活性受到丝氨酸、半胱氨酸残基的影响。结果表明,该菌株是1株具有进一步改造利用价值的产蛋白酶菌株。     

大菱鲆Hepcidin基因的克隆和真核表达载体的构建

Hepcidin是鱼类的一种重要的抗菌肽.通过比较GenBank中不同Hepcidin基因的同源相似性,设计出特异性的引物,以我国海水养殖大菱鲆(Scophthalmus maximus L)肝脏为模板利用RT-PCR 技术克隆获得了一条基因.使用生物信息学手段对该基因序列进行了比对和分析,证实这条基因为Hepcidin1 precursor基因,属于Hepcidin基因家族.通过设计引物在Hepcidin基因的5′和3′端分别引入EcoR I和NotⅠ酶切位点.经过双酶切后获得具有EcoR I和Not I酶切位点的Hepcidin成熟肽片段,并与同样使用该酶线性化的表达载体pPIC3.5K连接.构建了表达载体pPIC3.5K/Hepc1,并将其导入到酵母基因组中,完成了真核表达载体的构建,为Hepcidin的真核表达作了基础性的准备工作.     

Phylogenetic analysis of cultivable bacteria isolated from Arctic sea-ice

Phylogenetic analysis based on 16S rDNA of 8 strains of cultivable bacteria isolated from Arctic sea-ice was studied.The results showed that strain BJ1 belonged to genus Planococcus,which was a genus of low mole percent G C gram-positive bacteria;strain BJ6 belonged to genus Burkholderia of β-proteobacteria and the rest 6 strain all belonged to γ-proteobacteria,of which strain BJ8 was a species of Pseudoalteromonas,strain BJ2-BJ5 and BJ7 were members of genus Psychrobacter.Phylogenetic analysis also indicated that bacteria of genus Psychrobacter of the isolates formed a relatively independent phylogenetic cluster in comparison with other bacteria belonged to genus Psychrobacter.     

低温脂肪酶基因在毕赤酵母中的表达研究

将已有的低温脂肪酶基因克隆至表达载体pPICZα上,并转化毕赤酵母X-33。在低温条件下诱导培养6d后,发酵液中可检测到低温脂肪酶活力。重组酵母发酵液加入二硫苏糖醇后单位酶活力达到32U/mL,与未加入该试剂的原始菌株相比提高4倍以上。对重组脂肪酶的酶学性质研究表明,其最适pH为8.0,最适温度为35℃,50℃温浴30min后,仍有30.04%的活性。以不同碳链长度的4-Nitrophenyl Ester为底物检测其底物特异性,结果显示其较适合作用于短链底物。重组酵母能够在BMMY培养基中胞外分泌表达带有His标签的重组脂肪酶,经镍柱纯化后,SDS-PAGE检测可得到大约35kDa的单一蛋白质条带。     

印度尼西亚Padang Cermin热泉古菌多样性分析

通过印度尼西亚苏门答腊岛Padang Cermin热泉环境基因组DNA构建古菌16S rRNA基因文库,并利用PCR-RFLP技术对其古菌多样性和系统发育分析进行了研究.根据限制性内切酶AluⅠ和MspⅠ的特征性酶切图谱,将62个阳性克隆归类为14个分类操作单位(operational taxonomic unit,OTU),文库的覆盖度达90.32％.克隆文库的优势类群为OTU2和OTU1,分别占克隆文库的27.42％和20.96％.从每个OUT中选取一个代表性克隆进行16S rRNA基因的序列测定与系统发育分析,结果表明,测定的Padang Cermin热泉中的古菌均属于泉古菌门,包括热变形菌目(Thermoproteales)、硫还原球菌目(Desulfurococcales)、杂色泉古菌(miscellaneous crenarchaeotic group,MCG)和未培养泉古菌(uncultured Crenarchaeota,UC),该热泉代表性克隆与GenBank数据库已有16S rRNA序列的相似性为91.9％～97.8％,而且与其相似性最高的序列均来自未培养的古菌克隆,由结果可见,Padang Cermin热泉古菌群落与已报道的其他热泉古菌群落的相似性较低,表明该热泉可能具有某些独特的特征,存在着特殊的古菌生态类群.     

北极海洋沉积物细菌和古菌群落结构分析

This study was to investigate bacterial and archaeal community structure of pan-Arctic Ocean sediments by pyrosequencing.In total,investigation of three marine sediments revealed 15 002 bacterial and 4 362 archaeal operational taxonomic units(OTUs) at the 97% similarity level.Analysis of community structure indicated that these three samples had high bacterial and archaeal diversity.The most relatively abundant bacterial group in Samples CC1 and R05 was Proteobacteria,while Firmicutes was dominant in Sample BL03.Thaumarchaeota was the most relatively abundant archaeal phylum in Samples CC1 and R05,and the relative abundance of Thaumarchaeota was almost as high as that of Euryarchaeota in Sample BL03.These two phyla accounted for nearly 100% of the archaeal OTUs.δ-Proteobacteria and γ-Proteobacteria were the two most relatively abundant classes at Proteobacterial class level,and their relative abundance was more than 60% in Samples CC1 and R05.There were also differences in the top 10 relatively abundant bacterial and archaeal OTUs among the three samples at the 97% similarity,and only 12 core bacterial OTUs were detected.Overall,this study indicated that there were distinct microbial communities and many unique OTUs in these three samples.     

产胞外多糖极地微生物的筛选及其胞外多糖对大菱鲆免疫活力的初步研究

采用苯酚硫酸法和醇沉淀法,从600余株南极微生物中筛选得到10株胞外多糖产量较高的菌株.分子鉴定与系统发育分析表明,9株菌株属于假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas),1株属于嗜冷杆菌属(Psych robacter).对10株菌株进行发酵培养,发酵液经醇沉、除蛋白、冷冻干燥后得到粗胞外多糖.其中菌株3-3-1-2的胞外多糖产量达0.6 g/L.对粗多糖产量较高的4株菌所产的胞外多糖进行免疫活性试验,粗胞外多糖20#3在注射3d时,实验组AKP活性比对照组增加了39％,CAT活性比对照组增加了24％,二者均差异显著(P＜0.05),注射5d时,ACP活性比对照组增加了20％,差异显著(P＜0.05),总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性比对照组增加了14％,差异极显著(P＜0.01);粗胞外多糖33-1-2在注射3d时,实验组AKP活性比对照组增加了12％,差异不显著(P＞0.05),注射5d时,酸性磷酸酶(ACP)活性比对照组增加了24％,过氧化氢酶(CAT)活性比阳性对照组增加了5％,二者均差异显著(P＜0.05).研究结果表明,菌株20#3与3-3-12产生的胞外多糖对大菱鲆(Scophthalmus maxoimus)具有显著的免疫促进作用.由此可知,筛选出的极地细菌胞外多糖20#3和3-31-2可显著提高大菱鲆非特异性免疫力,可作为水产饲料添加剂应用于大菱鲆的生产养殖.     

南极冰藻Chlamydomonas L4的RPS5基因的获得及其在分类中的作用

通过对南极冰藻L4(Chlamydomonas L4)cDNA文库的筛选,克隆出一个具有5'和3'非编码区的40S核糖体蛋白S5(RPS5)全长基因序列.通过与GenBank中日本凋毛藻、拟南芥、果蝇、斑马鱼、非洲爪蟾、人等物种的同源基因或ESTs序列比对,得到了根据RPS5基因的序列相似性绘制的系统分类树,其符合传统的物种分类系统.证明了通过持家基因的一种--RPS5基因的序列相似性进行分子分类学研究具有可行性.