芽孢杆菌胞外产物的研究进展

芽孢杆菌大多能分泌高活性的胞外产物（extracellular products），如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等水解酶和果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等分解植物性饵料中非淀粉多糖的酶类。近年来芽孢杆菌被作为益生菌广泛应用于水产养殖业，它可提高养殖对虾的消化机能，促进其对营养物质的吸收，同时还可降解水体中的有机碎屑，将之迅速转化为无机物，从而有效地促进养殖水体中生态良性循环；还有报道芽孢杆菌能分泌一些抗菌类物质，抑制部分病原菌，提高机体的免疫力。在微生物工业生产中芽孢杆菌也常用于生产某些酶制剂，为满足生产的需要，学者多将芽孢杆菌胞外产物中的某一特定成分进行提纯分析。笔者就芽孢杆菌胞外产物中的一些主要成分的研究进展作一系统综述。     

溶藻弧菌胞外产物注射赤点石斑鱼后的组织病理学观察

在注射溶藻弧菌胞外产物（ECP）48h后，石斑鱼Epinephelus akaara出现死亡．临床痱状表现为；运动迟缓．体色变深．腹部膨大．腹腔有明显的积水．肝脏出血有花斑．肾脏和脾脏肿大。病理组织切片观察发现：肝细胞坏死，解体．界限模糊．细胞核变形、裂解甚至消失；肝脏出血．肝索中有红细胞浸润．有的红细胞变形甚至破裂；肾小管上皮细胞脱落、坏死；肠粘膜上皮细胞脱落、坏死．微绒毛不整齐．模糊不清．脱落；脾窦和脾索不清晰．分界不清．且在脾窦和脾索中分布着大量的、形态不规则的红细胞。此外．还发现在肝脏、脾脏、肾脏、肠壁肌层、心肌和鳃等组织中存在一种相同结构，该结构有平滑肌环绕．管腔内壁衬以扁平上皮细胞．管腔中含有一团染成紫红色的物质．经推断为小动脉透明样变性．而在正常的组织切片中．均无此结构。     

溶藻弧菌胞外产物注射赤点石斑鱼后的组织病理学观察

在注射溶藻弧菌胞外产物(ECP)48 h后,石斑鱼Epinephelus akaara出现死亡,临床症状表现为:运动迟缓,体色变深,腹部膨大,腹腔有明显的积水,肝脏出血有花斑,肾脏和脾脏肿大。病理组织切片观察发现:肝细胞坏死,解体,界限模糊,细胞核变形、裂解甚至消失;肝脏出血,肝索中有红细胞浸润,有的红细胞变形甚至破裂;肾小管上皮细胞脱落、坏死;肠粘膜上皮细胞脱落、坏死,微绒毛不整齐,模糊不清,脱落;脾窦和脾索不清晰,分界不清,且在脾窦和脾索中分布着大量的、形态不规则的红细胞。此外,还发现在肝脏、脾脏、肾脏、肠壁肌层、心肌和鳃等组织中存在一种相同结构,该结构有平滑肌环绕,管腔内壁衬以扁平上皮细胞,管腔中含有一团染成紫红色的物质,经推断为小动脉透明样变性,而在正常的组织切片中,均无此结构。     

水产养殖用芽孢杆菌制剂的检测

通过平板菌落计数法检测编号为GD1、GD2、GD3、GD4、GD5、JS、JX、SD1和SD2等9种水产养殖用芽孢杆菌制剂的有效活菌数,结合形态、生理生化和16S rRNA基因序列分析对各制剂中分离的产芽孢细菌代表菌株进行鉴定。结果显示:除GD1、GD2和GD5制剂未标明芽孢数量外,其余制剂检测到的芽孢数量均低于或远低于标注数量;经鉴定,各制剂中最优势类型,GD2、GD3、GD5、SD1和SD2制剂为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),GD4、JS和JX制剂为解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens),GD1制剂为枯草芽孢杆菌(B.subtilis)。除GD4、GD5和SD1制剂未标明具体菌种以及GD2的标注菌种与检测结果不一致外,其他制剂的标注菌种与被鉴定的优势类型芽孢杆菌基本一致。     

水体中芽孢杆菌和微囊藻的生长及其资源竞争

以C，N，P为主要限制性因子研究了芽孢杆菌和微囊藻在水中的生长率，并据Monod方程了解种群增长率与营养浓度之间的关系，以判断藻菌资源竞争的结果。研究结果显示，氮浓度的或高或磷浓度的降低，即N／P比值的或高，有利于芽孢杆菌的生长；而当氮浓度一定时，C／N比值越高，芽孢杆菌生长得越好。而微囊藻作为一种自养的光合,春生长与水中的C源无关，与氮磷浓度有关。氮磷浓度越高则生长越好。在此研究结果基础上进行藻菌生长动态的比较表明，在氮限制条件下，微囊藻的生长率稍高于芽孢杆菌；在磷限制条件下，芽孢杆菌的生长率总是大大高于微囊藻的生长率。     

水体中芽孢杆菌和微囊藻的生长及其资源竞争

以C、N、P为主要限制性因子研究了芽孢杆菌和微囊藻在水中的生长率 ,并据Monod方程了解种群增长率与营养浓度之间的关系 ,以判断藻菌资源竞争的结果。研究结果显示 ,氮浓度的升高或磷浓度的降低 ,即N/P比值的升高 ,有利于芽孢杆菌的生长 ;而当氮浓度一定时 ,C/N比值越高 ,芽孢杆菌生长得越好。而微囊藻作为一种自养的光合植物 ,其生长与水中的C源无关 ,与氮磷浓度有关。氮磷浓度越高则生长越好。在此研究结果基础上进行藻菌生长动态的比较表明 ,在氮限制条件下 ,微囊藻的生长率稍高于芽孢杆菌 ;在磷限制条件下 ,芽孢杆菌的生长率总是大大高于微囊藻的生长率     

一株纳豆芽孢杆菌的饲料学特性研究

测定一株纳豆芽孢杆菌(LBD-3)的耐高温、耐酸、耐胆盐和耐人工胃液能力,以及该菌株发酵饲料的p H、淀粉酶、蛋白酶和纤维酶酶活性。结果表明:该菌株对100℃下10 min处理、p H为2水溶液和人工胃液有较强的耐受能力,但在1~5 g/L胆盐环境中存活率低;经其发酵的饲料p H显著降低(P0.05),淀粉酶活性在第7和第15天分别增加6%和20%,而蛋白酶活性则分别增加68%和370%,纤维素酶活性分别提高38%和200%。纳豆芽孢杆菌是较为理想的饲料添加剂用有益微生物,耐受胆盐应作为育种方向。     

几株有益芽孢杆菌对温度、制粒工艺及pH值的耐受性

报道了实验室分离、筛选的5株有益芽孢杆菌对温度、对虾饲料制粒工艺流程和pH值的耐受性。结果表明，5株芽孢杆菌经80℃水浴40min后全部存活，90℃水浴20min有35％-70％存活，100℃水浴10min仍有30％-50％存活，显示所筛选的5株芽孢杆菌对高温有较强的耐受力；在对虾饲料中添加5株芽孢杆菌，经整个生产工艺流程后芽孢杆菌存活95％，烘干后芽孢杆菌存活93％，说明杆菌能够承受饲料制粒生产中压力、温度和水分的变化；当pH值为3．8、4．6、5．2时，分别有l、3、5株菌能繁殖，pH值6．0-8．5时，5株菌生长旺盛，将5株菌经pH值2．2—4．6处理1h，再接种在pH值7．2的培养基可以良好生长，说明杆菌在酸性环境中生长性能较差，在弱酸性和碱性环境中生长旺盛；能耐受酸性环境而存活，再给予适宜环境即能良好生长。5株芽孢杆菌具有作为水产硬颗粒饲料专用益生素菌株的优势。     

地衣芽孢杆菌在异育银鲫日粮中的应用

在异育银鲫基础日粮中分别添加质量分数0．01％、0．02％、0．03％、0．04％的地衣芽孢杆菌，测定了鱼体的生长及食糜植酸酶活性等。结果表明：与对照组相比，添加量0．01％、0．02％、0．03％组的增重率分别显著提高了12．46％、18．59％、18．84％：添加量0．02％、0．03％组的磷表观消化率分别提高37．63％、35．03％（P〈0．05）；饵料系数降低了0．52、0．57（P〈0．05），其他组差异不显著。与对照组相比，0．03％组食糜植酸酶活性提高50．79％、0．04％组肝体比降低20．91％（P〈0．05），其他组差异不显著。因此在异育银鲫日粮中添加地衣芽孢杆菌提高了机体酶活性，促进了鱼体生长。     

地衣芽孢杆菌在异育银鲫日粮中的应用

在异育银鲫基础日粮中分别添加质量分数0.01%、0.02%、0.03%、0.04%的地衣芽孢杆菌,测定了鱼体的生长及食糜植酸酶活性等。结果表明:与对照组相比,添加量0.01%、0.02%、0.03%组的增重率分别显著提高了12.46%、18.59%、18.84%;添加量0.02%、0.03%组的磷表观消化率分别提高37.63%、35.03%(P<0.05);饵料系数降低了0.52、0.57(P<0.05),其他组差异不显著。与对照组相比,0.03%组食糜植酸酶活性提高50.79%、0.04%组肝体比降低20.91%(P<0.05),其他组差异不显著。因此在异育银鲫日粮中添加地衣芽孢杆菌提高了机体酶活性,促进了鱼体生长。     

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。     

海洋短小芽孢杆菌ZH1-6菌株的鉴定及生物学特性

从新鲜近江牡蛎中分离到一株拮抗细菌,命名为ZH1-6,该菌对金黄色葡萄球菌、乙型副伤寒沙门氏菌及大肠杆菌等多种病原菌有较强的抑制作用。通过形态学观察、常规生理生化指标测定、16SrDNA序列测定和同源性分析,鉴定该菌株为短小芽孢杆菌。研究表明:ZH1-6能利用多种碳、氮源,其生长温度范围为10-50℃,生长pH范围为pH3-10,最适初始pH为6.0。     

几株有益芽孢杆菌对温度、制粒工艺及pH值的耐受性

报道了实验室分离、筛选的 5株有益芽孢杆菌对温度、对虾饲料制粒工艺流程和pH值的耐受性。结果表明 ,5株芽孢杆菌经 80℃水浴 4 0min后全部存活 ,90℃水浴 2 0min有 35 %～ 70 %存活 ,10 0℃水浴 10min仍有 30 %～ 5 0 %存活 ,显示所筛选的 5株芽孢杆菌对高温有较强的耐受力 ;在对虾饲料中添加 5株芽孢杆菌 ,经整个生产工艺流程后芽孢杆菌存活 95 %,烘干后芽孢杆菌存活 93%,说明杆菌能够承受饲料制粒生产中压力、温度和水分的变化 ;当pH值为 3.8、4 .6、5 .2时 ,分别有 1、3、5株菌能繁殖 ,pH值 6 .0～ 8.5时 ,5株菌生长旺盛 ,将 5株菌经pH值 2 .2～ 4 .6处理1h ,再接种在pH值 7.2的培养基可以良好生长 ,说明杆菌在酸性环境中生长性能较差 ,在弱酸性和碱性环境中生长旺盛 ;能耐受酸性环境而存活 ,再给予适宜环境即能良好生长。 5株芽孢杆菌具有作为水产硬颗粒饲料专用益生素菌株的优势。     

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。     

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。     

养殖场底泥中芽孢杆菌属细菌的生态学研究

对近海养殖场底泥细菌的研究 ,发现养殖池底泥中芽孢菌为优势菌群。应用形态学、生理生化和 16SrDNA序列测定 ,对芽孢杆菌属细菌做进一步分类的结果表明 ,该属细菌在底泥中的主要种群为蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、Bacillusbaekryungensis等。同时 ,还分析了这些芽孢杆菌属细菌在底泥元素的地球化学循环中的作用 ,认为这类细菌应属于陆生微生物 ,在养殖环境中代谢有机化合物产生氨、亚硝酸盐和H2 S ,对养殖环境产生不利的作用和影响     

养殖场底泥中芽孢杆菌属细菌的生态学研究

对近海养殖场底泥细菌的研究，发现养殖池底泥中芽孢菌为优势菌群。应用形态学、生理生化和16S rDNA序列测定，对芽孢杆菌属细菌做进一步分类的结果表明，该属细菌在底泥中的主要种群为蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌、Bacillus baekryungensis等。同时，还分析了这些芽孢杆菌属细菌在底泥元素的地球化学循环中的作用，认为这类细菌应属于陆生微生物，在养殖环境中代谢有机化合物产生氨、亚硝酸盐和H2S，对养殖环境产生不利的作用和影响。     

波吉卵囊藻胞外滤液对铜绿微囊藻转录水平的影响

【目的】探索波吉卵囊藻胞外滤液对铜绿微囊藻的抑制机理。【方法】采用Illumina平台,对使用BG11培养基(对照组)和波吉卵囊藻胞外滤液(实验组)培养的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)进行转录组测序,筛选差异表达基因并进行通路富集分析,并对部分差异表达基因进行qRT-PCR验证。【结果】与对照组相比,波吉卵囊藻胞外滤液处理后的铜绿微囊藻组中筛选1483个表达差异显著的基因,其中上调表达基因788个,下调表达基因695个。GO功能分析将差异基因划分为35个子类别,包括催化活性、结合、代谢过程、细胞过程、膜、膜部分等。KEGG通路分析中,所有差异基因聚集在108个通路,其中84个差异基因注释在代谢功能类别中,而氧化磷酸化通路富集最显著。氧化磷酸化通路中,相关基因表达以上调为主(26个DEGs,20个上调,6个下调)。qRT-PCR验证结果与转录组测序结果的表达变化趋势一致。【结论】波吉卵囊藻滤液引起铜绿微囊藻氧化磷酸化途径上基因表达上调,ATP合成效率提高。     

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。     

一株产脂肽菌的鉴定及其代谢产物驱油性能评价

从油田采出水中分离得到一株产脂肽的细菌,经鉴定为枯草芽孢杆菌,该菌株发酵液表面张力最低为28.00mN·m-1。分离提纯其代谢产物,经红外光谱分析表明为一种脂肽类生物表面活性剂。该脂肽类表面活性剂具有较低的临界胶束质量浓度(CMC),为3.3 mg·L-1,其水溶液最低表面张力为26.60 mN·m-1,油水界面张力为0.01mN·m-1。理化特性分析表明,该脂肽类生物表面活性剂具有耐温(120℃)、耐盐(2×105 mg·L-1),pH适应范围较广(6.0~10.0)等特性,对原油具有较强的乳化性能。物模驱油评价实验表明,在水驱基础上,可提高采收率9%以上。该研究为油田微生物采油工业化应用提供理论依据。