红树林放线菌生物多样性及其抗菌活性代谢产物研究进展

【目的】综述红树林来源放线菌的生物多样性,及其代谢的抗菌活性产物方面的主要研究成果,为红树林放线菌资源以及抗生素类先导物的开发和应用奠定基础。【方法】在阐述红树林来源放线菌的生物多样性及其抗菌活性代谢产物的基础上,综述红树林放线菌的来源、鉴定方法、分布科属、优势菌属,并概括了红树林放线菌来源抗菌活性成分的结构类型、抗菌活性谱、最小抑菌浓度和产业应用前景。【结果】红树林地处热带和亚热带陆地与海洋之间的过渡地区,微生物资源极其丰富,2014年以来分离出上千株放线菌绝大多数来自于土壤,分布于35科96属,其中链霉菌和小单孢菌属为优势菌属,描述化合物73个,结构类型涉及生物碱、大环内脂类、萜类、酚类、黄酮类、肽类,其中34个是自2014年以来发现的并对该领域存在的问题和今后研究策略提出了建议。【结论】红树林放线菌在医药、农业及食品行业中具有广阔的应用前景,是获得新型抗生素类次生代谢产物的重要资源。     

基于PCR和TOF-MS海洋源产脂肽芽孢杆菌筛选

【目的】准确高效分离红树林等海洋环境中产脂肽芽孢杆菌。【方法】将前期从红树林环境筛出具有抗菌活性的12株芽孢菌株作为研究菌株,采用溶血活性及排油作用对其中的可能产脂肽菌株进行初步筛选,并基于脂肽合成酶基因PCR扩增法对脂肽合成酶基因携带菌复筛,采用飞行时间质谱(TOF-MS)对所产脂肽进行鉴定。【结果】初步发现6株芽孢杆菌具有溶血活性,其中HY-5、HY-4和HN-9这3株具有排油能力,油层透明圈的直径分别为45、32和3 mm。PCR扩增检测到HY-5含有iturin、surfactin和bacillomycin D合成酶基因,HY-4含有iturin、surfactin合成酶基因,HN-9含有iturin合成酶基因。TOF-MS检测到HY-5和HY-4的发酵液含surfactin、iturin和bacillomycin 3种脂肽,HN-9的发酵液只含iturin。【结论】基于PCR与TOF-MS为核心的级联技术,建立一种海洋源脂肽产生菌快速筛选以及脂肽谱快速鉴定的方法,解决海洋源芽孢杆菌在常规培养基难合成脂肽造成的漏筛情况。     

海洋土曲霉C23-3与不同类型海洋微生物共培养对其次生代谢产物的影响

【目的】研究海洋土曲霉C23-3与不同类型海洋微生物共培养对其次生代谢产物的影响,挖掘土曲霉菌株C23-3的次生代谢潜力。【方法】将副溶血弧菌、枯草芽孢杆菌和胶红酵母的活菌或灭活菌体分别以不同时间与土曲霉C23-3共培养;采用DPPH自由基清除法和Ellman法分别评价各提取物的抗氧化和乙酰胆碱酯酶抑制活性,采用滤纸片法比较各提取物的抗菌活性,采用HPLC指纹图谱分析各提取物化学成分的差异。【结果与结论】发现不同类型的微生物与土曲霉共培养均可激活一些原本沉默的活性次级代谢产物;菌株及共培养物的化学拮抗能力、HPLC指纹图谱中的特征代谢产物变化揭示在活菌培养体系中土曲霉占竞争优势;而且灭活菌体中可能存在某些信号物质,在12 d时对土曲霉群体自感应信号分子丁内酯-I的产生具有比活菌更强的刺激作用。研究结果为深入挖掘海洋真菌代谢潜力及抗老年痴呆等活性先导化合物的发现提供基础。     

化学诱导对2株海洋真菌次级代谢产物及其生物活性的影响

【目的】以2株海洋真菌为研究对象,探究不同种类及浓度的化学表观遗传修饰剂对其次级代谢产物化学多样性和生物活性的影响。【方法】基于化学表观遗传修饰策略,采用两种不同的化学表观遗传修饰剂5-氮杂胞嘧啶核苷(5-azaC)和丁酸钠,分别对Penicillium sp.019和Aspergillus terreus ZN4-5-4两株海洋来源真菌进行表观遗传修饰。通过观察真菌在培养基中的生长状态变化,并根据薄层层析(TLC)指纹图谱、高效液相色谱(HPLC)图谱、乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-Diphenyl-2-picryl-hydrazyl,DPPH)自由基清除和卤虫致死活性筛选模型等技术手段,从中筛选出代谢产物丰富、AChE抑制活性与抗氧化活性产物丰富且毒性小的发酵培养条件。【结果】添加1 mmol/mL的丁酸钠诱导剂可使菌株019和ZN4-5-4的次生代谢产物的种类增加,且同时能提高该菌株次级代谢产物的AChE的抑制活性和DPPH自由基清除活性。因此,确定菌株019和ZN4-5-4的最优发酵条件均是添加浓度为1 mmol/mL丁酸钠的PDB培养基。【结论】化学表观遗传修饰策略指导下,添加诱导剂5-azaC或者丁酸钠对2株海洋真菌次生代谢产物的产生有影响。     

海洋动物肠道中抗氧化活性乳酸菌的分离及多样性分析

【目的】分析海洋动物肠道中抗氧化活性乳酸菌的多样性,并对活性菌株胞外与胞内代谢物清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基能力进行测定。【方法】采用溶钙圈分离培养技术和DPPH自由基清除法,从湛江海域6种海洋动物肠道中分离活性乳酸;通过构建16S rDNA基因序列系统发育树,分析其多样性;利用DPPH自由基清除法,测定其抗氧化活性。【结果】共分离得到16株抗氧化活性乳酸菌,分属于细菌域厚壁菌门(Firmicutes)的4个科(Leuconostocaceae,Streptococcaceae,Lactobacillaceae,Enterococcaceae)、6个属(Weissella,Pediococcus,Leuconostoc,Lactococcus,Lactobacillus,Enterococcus),其中除菌株zy-3、LY-87、ZH-54的16S r DNA基因序列与数据库EzBioCloud中的模式菌相似性100%外,其余13株活性菌株与模式菌存在一定的遗传差异(97.42%～99.93%),菌株zy-I与模式菌株Weissella cibaria(KACC11862T)的相似性仅为97.42%,推测为Weissella cibaria属中的潜在新种;16株活性菌株胞外代谢物对DPPH的抗氧化活性均大于胞内代谢物,且5株乳酸菌株(zy-4、zy-s6、YM-49、ZH-53、ZH-54)的胞外的DPPH清除能力均在45%以上,高于其它11株菌株。【结论】湛江海域动物肠道中存在较为丰富的抗氧化活性乳酸菌,并蕴藏潜在乳酸菌新种。     

基于OSMAC策略的3株海洋真菌发酵条件筛选与优化

【目的】筛选可促进海洋真菌产生代谢产物更丰富的发酵条件,进一步挖掘菌株在抗阿尔茨海默症方面的潜力。【方法】基于OSMAC策略,分别选用马铃薯葡萄糖水(PDB)培养基、察氏培养基、大米培养基和葡萄糖/蛋白胨/酵母膏(GPY)培养基,并设置3种盐度(3、30和100),对Talaromyces sp. 001、Penicillium sp. 019和Aspergillus terreus ZN4-5-4等3株海洋真菌进行小规模发酵培养。通过观察真菌在培养基中的生长状态变化,并根据TLC指纹图谱、乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制、1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除和卤虫致死活性筛选模型等技术手段筛选出代谢产物丰富、毒性小且AChE抑制活性与抗氧化活性产物丰富的发酵培养条件。【结果】菌株001的最优发酵条件是盐度3的GPY培养基,菌株019的最优发酵条件是盐度3的PDB培养基,菌株ZN4-5-4的最优发酵条件是盐度3的PDB培养基。【结论】OSMAC策略指导下,改变培养基条件对菌株产生次生代谢产物有显著影响。     

一株分离自红树林沙雷氏菌的鉴定及杀虫活性测定

【目的】为开发用于害虫生物防治的细菌杀虫剂,对分离自红树林的一株沙雷氏菌进行鉴定并初步测试其杀虫活性。【方法】采用形态特征比较、细菌理化特性测定和基于16S rDNA序列构建系统发育树对从湛江红树林根际分离的菌株ZJ9进行综合鉴定,采用喂毒法和注射法进行杀虫活性测定。【结果】该菌为黏质沙雷氏菌Serratia marcescens,对草地贪夜蛾3龄幼虫7d校正死亡率为80.21%,且与苏云金芽孢杆菌和隐地杆菌无显著差异,菌体及菌液对大蜡螟老熟幼虫血腔注射24 h死亡率均达100%。【结论】菌株ZJ9为黏质沙雷氏菌,对草地贪夜蛾具有很好杀虫活性,可用作害虫的生物防治资源。     

拮抗香蕉枯萎病菌海洋细菌的筛选和鉴定

从93份中国南部海域近海海泥样品中分离出1800多株海洋细菌,以对峙培养法,测定海洋细菌对香蕉枯萎菌的拮抗作用,再以琼脂划线培养法(agar streak)测定菌株的抑菌活性,结果表明:约55.6%的菌株对香蕉枯萎菌有一定的拮抗作用,其中58株菌株抑制香蕉枯萎菌生长所形成的抑菌带宽度大于10.0mm,抑菌作用较好,复筛后其中13个菌株形成的抑菌带宽在15.0mm以上。经反复转接和对峙培养,筛选出拮抗效果好、抑菌活性稳定的菌株TC-1,初步鉴定为芽孢杆菌属的细菌,TC-1对14种病原微生物都有较好的抑菌效果。     

大口黑鲈肠道益生菌的分离与鉴定

【目的】分离鉴定大口黑鲈（Micropterus salmoides）肠道益生菌,评估分离菌用作饲料添加剂的益生潜力。【方法】采集大口黑鲈肠道样本,采用稀释涂布法分离细菌,经16S rRNA序列比对和生化试验鉴定种属,并进行抗逆性能、黏附能力、溶血活性和药敏特性等鉴定。【结果】从大口黑鲈肠道分离菌株84株,经测序、blast比对,筛选出3株同源性最高的菌株MS-1、MS-2、MS-3,分别鉴定为地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）和贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）。3株分离菌均为γ-溶血,不具有生物膜,疏水性50%～93.3%,自凝集性43.6%～69.2%;可在pH 2.0～12.0环境和5.0 g/L胆盐中存活;经高温处理后仍可生长;3株菌对大多数抗生素敏感。【结论】芽孢杆菌MS-1、MS-2和MS-3抗逆性高,黏附性能及饲料学安全性高,可作为大口黑鲈养殖中潜在益生菌。     

凡纳滨对虾烂尾病病原的分离鉴定及药敏分析

【目的】研究广东湛江地区凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)烂尾病主要病原及其药敏特征。【方法】从对虾病灶部位分离纯化细菌,用2株代表菌株对健康虾进行创伤浸浴感染试验,分析菌株形态特征、生理生化特征以及16S rRNA和HSP60基因序列,以哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)和坎氏弧菌(V. campbelli)溶血素基因特异引物扩增菌株基因组DNA,通过纸片扩散法测试菌株对17种药物的敏感性。【结果】从患病亲虾和养殖对虾分别分离获得编号2018B22和2018MZ1的代表菌,两株菌16Sr RNA和HSP60基因序列均与哈维氏弧菌最相似,且均可被哈维氏弧菌溶血素基因引物特异扩增,表型特征亦与哈维氏弧菌相近;两株菌均可引起凡纳滨对虾烂尾病,其中菌株2018B22的致病力较2018MZ1更强,而后者的耐药谱更广。【结论】湛江地区凡纳滨对虾烂尾病主要病原为哈维氏弧菌。     

海南红树林内生真菌Endomelanconiopsis endophytica次级代谢产物及其体外生物活性

【目的】研究源自海南红树林植物角果木(Ceriops tagal)内生真菌Endomelanconiopsis endophytica的次级代谢产物及其体外生物活性。【方法】利用正相硅胶柱层析、反相ODS柱层析、Sephadex LH-20凝胶柱层析、半制备高效液相色谱等色谱分离方法,对该菌发酵产物的乙酸乙酯浸膏的次级代谢产物进行分离纯化;综合利用核磁共振波谱(NMR)、质谱(MS)等波谱学技术以及与文献数据比对,鉴定化合物的结构;并对化合物进行体外细胞毒活性和免疫抑制活性评价。【结果】从内生真菌Endomelanconiopsis endophytica中分离得到9个化合物,其结构分别鉴定为(4E,8E)-2-N-(2-hydroxypalmitoyl)-1-O-(β-D-glucopyranosyl)-9-methyl-4,8-sphingadienine(Ⅰ)、2-(1-hydroxyethyl)quinazolin-4(3H)-one(Ⅱ)、uridine(Ⅲ)、citreoisocoumarinol(Ⅳ)、5-hydroxymellein(Ⅴ)、roccellatol(Ⅵ)、...     

盐酸普鲁卡因诱导下海洋真菌Hypocrea lixii次级代谢化学成分

【目的】通过化学诱导方法从一株海洋真菌Hypocrea lixii中获得多样化的活性小分子化合物。【方法】对菌株在盐酸普鲁卡因的化学诱导作用下进行固体发酵,代谢产物采用硅胶减压柱层析、Sephadex LH-20以及pHPLC等手段分离纯化,对化合物运用NMR、MS等波谱学技术并比对文献进行结构鉴定,采用Ellman比色法及DPPH自由基清除法对化合物进行初步抗乙酰胆碱酯酶(AChE)和抗氧化活性测试。【结果】从海洋真菌Hypocrea lixii在盐酸普鲁卡因诱导下的发酵提取物中分离得到4个异黄酮类化合物,包括6'-O-crotonylgenistin(1)、Genistein(2)、Daidzein(3)和Genistin(4),以及对氨基苯甲酸甲酯(5)、对羟基苯丙酸(6)和胞嘧啶(7),其中化合物1和6为该种中首次报道,化合物5为生物转化来源首次报道,化合物2~4可能源自培养基。在100μmol/L剂量浓度下,化合物1~4对AChE的抑制以及DPPH自由基的清除活性均较弱,化合物5和6显示了相对强的AChE抑制活性,抑制率分别为40%和38%。【结论】盐酸普鲁卡因对该菌次级代谢产生了显著的影响,为深入研究该菌株化学诱导次级代谢产物提供基础。     

黄喉拟水龟体表溃疡病原菌SG_(24)的分类鉴定

从患溃疡的黄喉拟水龟病灶中分离到一株病原菌SG24。对菌株SG24进行了常规生理生化测定和ATBExpression半自动细菌鉴定仪鉴定,并测定16S rRNA序列,分析其与相关细菌相应序列的同源性,构建了系统进化树。普通细菌学方法结果显示菌株SG24为黏质沙雷氏菌(Serratia marcescens)。以沙雷氏菌属的16S rRNA基因序列设计一对引物进行PCR扩增,获得了菌株SG24大小约950 bp的16S rRNA部分基因片段,测序结果显示菌株SG24与黏质沙雷氏菌同类,与已登录的黏质沙雷氏菌(S.marcescensDQ207558)的16S rRNA同源性大于99%。综合以上分类鉴定结果,确定菌株SG24属于沙雷氏菌属的黏质沙雷氏菌。药物敏感试验结果表明:菌株SG24对链霉素、庆大霉素、壮观霉素、强力霉素、卡那霉素、阿米卡星、诺氟沙星、氧氟沙星和复方新诺明敏感。     

湛江湾沉积物中氨氧化微生物的丰度、多样性和分布特征

【目的】分析湛江湾沉积物中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的丰度与多样性。【方法】采用分子生态学方法。【结果】AOA amoA基因丰度范围为3.23×10~5~5.27×10~6 copies·g~(-1)(以干土计),AOB amoA基因丰度范围为2.99×10~4~1.06×10~7 copies·g~(-1)(以干土计),两者平均丰度差别不大;但对于潮下带,大部分站位AOA amoA基因丰度高于AOB,且与氨氮和有机碳含量显著正相关。在工厂排污口和养殖区AOA多样性高于其他站位,而AOB则相反,说明AOA对环境污染物有更强的适应能力。系统发育分析显示,88%的AOA amoA序列属于海洋簇Group I.1a,优势类群是一类喜热带气候的AOA新分支;潮下带亚硝化螺菌属AOB为优势种群,而潮间带亚硝化单胞菌属AOB为优势种群。CCA分析表明,盐度和pH显著影响湛江湾AOA与AOB的群落结构。【结论】湛江湾沉积物中氨氧化微生物的分布与氨氮、总有机碳、盐度、pH等多种环境因子密切相关。     

溶藻弧菌gr基因缺失株构建及其生物学特性

【目的】研究敲除谷胱甘肽还原酶(GR)基因gr对溶藻弧菌HY9901生物学特性的影响。【方法】通过同源重组技术和Overlap PCR等分子生物学手段构建溶藻弧菌HY9901的gr基因缺失株,通过反转录验证并检测其遗传稳定性,绘制该菌的野生株和缺失株的生长曲线,测定该菌野生株和缺失株的生物膜形成能力、抗生素敏感性、胞外蛋白酶活性和泳动能力等生物学特性。【结果】gr基因的缺失几乎不影响溶藻弧菌的生长趋势,但敲除gr基因后溶藻弧菌对呋喃唑酮、头孢唑林、四环素等敏感性增强,该菌的生物膜形成能力增强显著提高。缺失株△gr的胞外蛋白酶活性和泳动能力均低于野生株。【结论】谷胱甘肽还原酶在溶藻弧菌的毒力、生物膜形成、药物敏感性、泳动等方面有重要作用。     

红树林共附生微生物HSL36的鉴定及其主要代谢产物GC/MS分析

从湛江红树林的根部中分离筛选一株潜在益生菌,命名HSL36,通过形态观察,并进行生理生化特性分析和16S rDNA序列分析后,鉴定为戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)。采用气-质联用技术(GC-MS)对菌株HSL36胞外代谢产物进行成分分析,菌株HSL36发酵液二氯甲烷萃取物的主要化学成分为邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、2,6-二叔丁基-4-甲基环己醇、柏木脑、碘代十六烷和2个未确定化合物。     

马氏珠母贝肠道及其养殖水体可培养细菌群落结构

【目的】了解马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)肠道及其养殖水体可培养细菌的群落组成。【方法】采用2216E平板涂布法研究海区养殖马氏珠母贝肠道与养殖水体的可培养菌群种类及丰度。【结果与结论】马氏珠母贝肠道及其养殖水体的可培养细菌归属于2门(变形菌门和厚壁菌门)3纲7目10科23属56种。属水平上,肠道中以弧菌属(74.7%)和假交替单胞菌属(18.7%)为主;养殖水体中α-变形菌纲的FJ943236_g属(40.7%)丰度最大,弧菌属(16.7%)相对肠道丰度较低。样品共有菌属为弧菌属、假交替单胞菌属、发光杆菌属和芽孢杆菌属;肠道特有菌属为希瓦氏菌属和盐单胞菌属;养殖水体特有菌属主要为FJ943236_g、鲁杰氏菌属和Nautella。在种水平上,7个种为二者共有;马氏珠母贝肠道和养殖水体特异性菌种分别为18个和31个。虽然门水平上马氏珠母贝肠道中可培养细菌群落与其养殖水体中的细菌群落大致相似,但在属、种水平上二者差异明显。     

具有多种胞外酶的对虾肠道黏附菌的分离和鉴定

用对虾饲料培养基从健康凡纳滨对虾肠道分离出500株黏附细菌,以产淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶能力为指标,筛选出产该3种消化酶的细菌90株,占总菌株的18%.对其中生长较快的69株进行16S rDNA 基因测序,确定其分类地位.结果显示,69株菌分别属于不动杆菌属(Acinetobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、气单胞菌属(Aeromonas)、嗜盐单胞菌属(Halomonas)、利斯顿氏菌属(Listonella)、莫拉氏菌属(Moraxella)等,其中数量最多是芽胞杆菌属,占鉴定细菌总数的53.62%,数量最少是气单胞菌属和嗜盐单胞菌属,均占鉴定细菌总数的2.90%.表明对虾肠道黏附菌群中具有较多能分泌多种消化酶的细菌,可进一步开发为促进对虾消化功能的益生菌     

侧孢短芽孢杆菌对铜绿微囊藻藻际微生物群落的影响

【目的】探究铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)藻际微生物群落组成以及与溶藻细菌侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosporus)Bl-zj共培养对藻际微生物群落的影响。【方法】将侧孢短芽孢杆菌Bl-zj与铜绿微囊藻共培养4 d后(BL组),收集样品,以单独培养的铜绿微囊藻(BG组)为对照,提取样品总基因组DNA后进行16S rDNA扩增、构建文库、测序及生物信息学分析,比较BL组与BG组间藻际微生物群落的差异。【结果】测序平均获得高质量序列85390条,946个OUT(Operational Taxonomic Unit),BL组特有OTU 339个。物种组成分析显示,BG组微生物群落主要以微囊藻属(Microcystis)为主,其余相对丰度由高到低分别为假单胞菌属(Pseudomonas)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)和红杆菌属(Rhodobacter)。BL组微生物群落主要以短芽孢杆菌属(Brevibacillus)为主。BL组的微生物多样性相较于BG组显著下降(P<0.05)。经预测,BG组微生物功能集中在能量代谢与外源生物降解与代谢,BL组微生物功能集中在碳水化合物代谢和氨基酸代谢功能。【结论】侧孢短芽孢杆菌Bl-zj与铜绿微囊藻共培养,打破了铜绿微囊藻藻际微生物群落的平衡,与Bl-zj的溶藻进程有关。     

基于海带水解液的细菌Clostridium sp.WANY51发酵产氢性能

【目的】探究菌株Clostridium sp. WANY51利用海带水解液作为底物发酵产氢的能力,为研究大型海藻的厌氧发酵产氢机制奠定基础。【方法】以海带水解液为唯一培养基,通过三层平板法从潮间带污泥中分离出一株厌氧发酵产氢细菌。通过显微镜观察和16S rRNA基因序列分析,该菌株命名为Clostridium sp. WANY51。通过设置海带水解液中的固液质量体积比（下称“固液比”）和起始pH,分析菌株产氢性能。【结果】菌株WANY51利用海带水解液发酵产氢的代谢产物主要是丁酸,属于丁酸代谢途径。菌株WANY51在起始pH值5.0～9.0范围内都能够发酵产氢,初始pH值为7时产氢量最高,达到（19.74±0.26）mL/g。海带水解液固液比对菌株发酵产氢量具有较显著影响,当固液比为4%时产氢量最高,达到（24.76±0.31）mL/g。【结论】菌株Clostridium sp. WANY51利用海带水解液为底物时,起始pH为7和固液比为4%时产氢效果最佳。