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摘要： 链霉菌是抗生素研发的重要源泉,其种类繁多并且代谢产物活性广泛。目前发现的1000多种微生物生物活性物质中,由链霉菌属所产生的次生代谢产物中得到的抑菌活性物质约占2/3。白网链霉菌Streptomyces albireticuli MDJK11和白黄链霉菌Streptomyces albofavus MDJK44是从牡丹根际土壤中分离得到两株潜在的植物根际促生菌,全基因组测序结合生物信息学分析两株链霉菌具有丰富新颖的次生代谢生物合成基因簇,为深入研究两者的次生代谢产物,本文对Streptomyces albireticuli和Streptomyces albofavus链霉菌中已分离和基于基因组信息预测的次生代谢产物结构类型及生物活性进行综述,旨在为进一步开发两类微生物提供参考。
关键词: 白网链霉菌 ；白黄链霉菌 ；次生代谢产物 ；生物活性
被引量
13
摘要： 为探明甜樱桃内生细菌种群结构及多样性,以‘砂蜜豆’甜樱桃根、主干树皮和枝条3个组织的内生细菌为研究对象,对其16S rRNA V3~V4区进行高通量测序。结果表明,‘砂蜜豆’甜樱桃不同组织内生细菌群落多样性及功能存在较大差异。不同组织中共获得有效序列9665813条,聚类为1386个OTU(operational taxonomic units),隶属于20个门、43个纲、79个目、162个科和346个属。在门水平,变形菌门(Proteobacteria)在各组织中的丰度均最高,是最优势菌门。在属水平,根部内生细菌的优势菌属为链霉菌属(Streptomyces)、类固醇杆菌属(Steroidobacter)和乳酸杆菌属(Lactobacillus);枝条内生细菌中鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)的相对丰度较高;主干树皮内生细菌的优势菌属为拟杆菌属(Bacteroides)。PICRUSt(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)基因预测表明,内生细菌功能主要涉及多糖、萜类和酮类、酶及维生素等次生代谢产物的生物合成。综上所述,甜樱桃内生细菌具有丰富的种群多样性,为今后开发利用甜樱桃内生细菌资源奠定了基础。
关键词: 甜樱桃 ；内生细菌 ；种群多样性 ；不同组织 ；高通量测序
被引量
4
摘要： 【背景】木豆(Cajanus cajan)是一种具有多种药理活性的药用植物,目前对其根际功能放线菌的认识和研究有限,有必要对其应用开发潜力进行研究。【目的】从木豆根际土中筛选一株对植物病原菌和常见病原菌具有广谱拮抗活性的放线菌菌株,鉴定菌株的分类地位、相关代谢产物及可能的生物合成途径,为该菌株的开发应用提供数据支撑。【方法】以7种常见植物病原真菌及8种常见病原菌为指示菌,采用平板对峙法和滤纸片扩散法筛选具有广谱抗菌活性的放线菌菌株,基于形态观察与系统发育分析对该菌株进行分类鉴定,并通过高分辨质谱和超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)对活性菌株的次生代谢产物进行鉴定与验证。采用PCR扩增菌株聚酮合成酶Ⅰ(polyketide synthase,PKS-Ⅰ)和非核糖体多肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)基因,明确其活性代谢产物可能的生物合成途径。【结果】通过抑菌试验筛选得到拮抗放线菌F5,确定其为欧洲疮痂链霉菌(Streptomyces europaeiscabiei),F5菌株基因组中含有编码PKS-Ⅰ和NRPS合成的相关基因,采用高分辨质谱和UPLC-MS/MS从其发酵液中鉴定并确证了格尔德霉素与大黄素两种具有抗菌活性的次生代谢产物。【结论】首次筛选鉴定了一株木豆根际放线菌Streptomyces europaeiscabiei F5,该菌株具有广谱抑菌活性,可代谢产生格尔德霉素和大黄素等活性物质,具有在农业和医药领域的应用潜力,值得进一步研究。
关键词: 木豆 ；欧洲疮痂链霉菌 ；抗菌活性 ；次生代谢产物
被引量
7
摘要： 【目的】采用特征次级代谢产物生物合成的保守功能基因探针,定向分离土壤中产生特征次级代谢产物的菌种资源,借助基因转录分析为导向的培养基优化方法,获得目标次生代谢产物。【方法】首先,根据5种特征次级代谢产物保守的合成功能基因设计简并引物,定向从土壤样品中筛选、分离并纯化菌株。然后,以RT-qPCR为指导开展目标产物的发酵培养基优化;最后,对菌株进行发酵,利用多种色谱技术分离纯化目标天然产物,并结合高分辨质谱与核磁共振等技术对所获得的化合物进行结构鉴定。【结果】从土壤中筛选得到了一株AHBA合酶基因和环氧化酶基因均为阳性的链霉菌菌株(编号为CQ01819),根据转录分析优化发酵培养基,最终从该菌株分离纯化得到了含有AHBA结构单元的丝裂霉素C、聚醚类抗生素莫能霉素A和缬吲霉素。【结论】本研究通过菌株的定向分离纯化,筛选得到了产生预期抗生素的浅紫灰链霉菌菌株CQ01819;基于RT-qPCR指导的发酵培养基优化,确定了菌株的发酵条件;获得发酵粗提物后,采用多种色谱整合技术和光谱分析策略,快速分离并鉴定了目标产物。该研究为目标菌种资源的定向筛选、菌株的发酵条件的快速优化和化合物的定向分离提供了较好的参考。
关键词: 菌株定向分离 ；链霉菌 ；基因转录分析 ；培养基优选 ；结构鉴定
被引量
4
摘要： 根际是土壤-植物根系-微生物进行物质交换的活跃地带。根际放线菌是根系放线菌的重要组成部分,是生物活性物质的主要来源之一。本研究从海南东寨港红树林自然保护区采集了5份红树植物老鼠簕根际土壤样品,采用高通量测序和传统纯培养相结合的策略探究样品中根际放线菌的多样性和产生生物活性物质的潜力。利用Illumina Novaseq6000测序平台对老鼠簕根际样品细菌的16SrRNA基因的V3~V4区域进行测序与分析,结果显示:(1)老鼠簕根际细菌共注释到32个门(包括25个有效鉴定的门),其中优势门是变形菌门;α多样性分析表明老鼠簕根际细菌群落多样性非常丰富;(2)对放线菌门的微生物群落进行分析,注释到33个有效鉴定的属、4个暂定的属和28个未培养的新放线菌属,KEGG功能预测分析显示老鼠簕根际放线菌主要参与次级代谢产物的生物合成。同时,利用传统纯培养方法分离放线菌,经形态特征分群和排重,通过PCR扩增、测序并比对16SrRNA基因序列后进行放线菌多样性分析,利用琼脂扩散法筛选抑菌活性,通过基于PCR的基因筛选技术检测代表菌株可能存在的PKS-Ⅰ、PKS-Ⅱ和NRPS抗生素生物合成基因,结果显示:(1)共得到4个属的33株放线菌代表菌株,其中链霉菌属为优势菌属,有2个属未被高通量测序分析结果注释到;(2)代表菌株的NRPS和PKS-Ⅱ基因阳性率很高(90%以上),24.24%根际放线菌具有抗1种及以上指示菌的活性。本研究利用高通量测序和纯培养方法得出东寨港红树植物老鼠簕的根际放线菌多样性非常丰富,并具有较好的合成次生代谢产物的潜力,因此,该研究结果可为具有生物活性化合物的筛选提供丰富的菌种资源,同时也为后续新药的开发提供重要参考依据。
关键词: 老鼠簕 ；根际 ；放线菌多样性 ；高通量测序 ；纯培养
被引量
1
摘要： 群感效应是细菌协调群体行为的一种外界信号传递机制,在细菌中普遍存在,参与细胞的多种生理过程。链霉菌中也存在群感效应,在抗生素等次生代谢产物的生物合成中起重要的调控作用;从自诱导信号分子的结构到信号传递机制都存在一定多样性,其中以A-因子为代表的γ-丁酸内酯类信号分子的作用机制研究最为深入。近几年在链霉菌中发现的PI-因子、M-因子以及一些特定的代谢产物则代表几类结构较新颖的信号分子,通过群感效应机制调控次生代谢过程;链霉菌中还发现胆固醇氧化酶、甘油等分子具有信号分子特征,不排除是通过群感效应来参与抗生素生物合成调控。本文主要就参与链霉菌次生代谢调控的几类群感效应系统的研究状况进行综述,重点阐述各类群感信号分子的结构和信号传递机制的不同,并对链霉菌群感效应的研究趋势以及在抗生素高产菌遗传育种中的应用前景进行了展望。
关键词: 群感效应 ；自诱导信号分子 ；链霉菌 ；次生代谢调控 ；A-因子 ；PI-因子 ；M-因子
被引量
17
会议时间： 2018-07-28
摘要： 海绵是已知生物中最古老、最复杂的共生体,其共生互作演化历程及强大的化学防御机制赋予其丰富多样的天然活性物质,而海绵共附生微生物是发掘新奇次生代谢产物生物合成途径的重要源头。我们通过功能基因、生物活性、代谢产物多维度的研究,建立了海绵来源放线菌和真菌药源菌库,包括1个放线菌新属Spongiiactinospora及15个候选新物种,从中发现了系列新颖骨架的活性分子[2-4],包括抗炎新化合物9个。近期我们从海绵来源链霉菌LHW3101菌株中发现了环肽化合物surugamide A,确认了其生物合成途径为NRPS（nonribosomal peptide synthetase）类型,从中发现了一个新家族beta-lactamase类型环化酶SurE,
关键词: 海绵共附生微生物 ；生物合成
摘要： 微生物次生代谢产物在工业、农业和医药方面具有重要的应用价值,因此其合成调控长期以来倍受关注。近些年的研究表明,次生代谢产物的生物合成往往与产生菌的生理和发育状态紧密相关,其合成过程错综复杂,形成了多水平的调控网络。在目前所知的一万多种天然抗生素中,约60%以上是链霉菌产生的。因此,本文主要以链霉菌产生的次生代谢产物为主线,以有突出进展的几种抗生素的研究为代表来介绍近年来抗生素生物合成中分子调控的相关进展,并对未来次生代谢合成调控的发展方向提出一点建议。
关键词: 微生物 ；次生代谢 ；分子调控
被引量
19
摘要： 链霉菌是现代生物学研究中一种重要的微生物,它有两个突出的特征:其一,有无与伦比的合成次生代谢产物的能力,世界上所知数千种抗生素的70％由其产生。其二,有一个复杂的发育分化的生命周期,是微生物分化研究的一个最好的模式材料。链霉菌分化主要为形态分化和生理分化,两者彼此独立又相互关联,构成复杂的分化调控网络,研究分化基因的调控不但有重要的理论意义,而且可用于控制抗生素的生物合成,因此弄清合成途径的分子机制,也有潜在的应用价值。
关键词: 真菌 ；链霉菌 ；圈卷产色链霉菌 ；分化基因 ；saw1基因
被引量
3
会议名称： 中国植物病理学会化学防治专业委员会第八届中国植物病害化学防治学术研讨会
会议时间： 2012-05-21
摘要： 植物根际促生菌(PGPR)是一类能定殖于植物根系,分泌次生代谢物,促进植物生长,并抑制其他病原菌的侵染为害的微生物群落.吩嗪类化合物是由假单胞菌产生的一类重要的次生代谢产物,其合成和分泌受菌体群体感应系统的调控.吩嗪具有多种生物学功能,既可作为动物体内的毒力因子,又可诱导植物系统抗性,抑制病原物活性,促进生物膜形成,介导信号转导.上海交通大学从上海郊区的甜瓜根部分离得到一株假单胞菌菌株M18,该菌株能同时合成吩嗪-1-羧酸(PCA)和藤黄绿菌素(Plt)两种抗生素的植物根际细菌.以吩嗪-1-羧酸为主要成分的新型杀菌剂申嗪霉素已经在我国获得注册登记,是一种安全、广谱的微生物源农药,可以抑制多种植物病原真菌,有效防治作物病害.
吩嗪化合物是自然界中一类抗菌、抑肿瘤的活性物质，以吩嗪的杂环为核心，经过甲基、羟基、羧基等功能基团的修饰，形成一个广泛的抗生素家族，其理化性质和生物活性也千差万别。产吩嗪的微生物有很多种，目前，对其中的假单胞菌研究较普遍和深入，也取得了很大进展，基本发现了吩嗪化合物的合成机制。一般都是在莽草酸代谢途径的基础上，生成分支酸，在一组核心酶PhzA、B、C、D、E、F、G的催化作用下，形成吩嗪合成的重要前体PCA。除此之外，近几年对链霉菌的研究也不断深入，研究者发现了吩嗪前体合成的另一种途径——莽草酸代谢替代途径，这种途径的合成机制仍然有待研究及证实。经过莽草酸代谢途径和莽草酸代谢替代途径合成的吩嗪化合物前体，之后再逐渐进行甲基、羟基、脱羧、脱氢等反应修饰作用，从而形成各种各样的吩嗪类化合物。
目前，以天然吩嗪化合物为基础，再经过人类有意识的定向改造，可以合成更多的有生物活性的吩嗪化合物。可以预见，随着对吩嗪类化合物作用机制和生物合成机制的逐步阐明，它们在医药、农业等领域必将发挥越来越大的作用。
关键词: 杀菌剂 ；吩嗪类化合物 ；微生物源 ；生物合成 ；生物学功能
【会议论文】 • 李继业 1
+2位作者
会议时间： 2017-07-25
摘要： 链霉菌(Streptomtces)是土壤中含量丰富的一类有菌丝体的细菌,可以产生多种有益的次生代谢产物,使之具有成为生物农药和生物肥料的潜力。S.咖liatus FT05W和S.cyaneus ZEA17I是核盘菌、镰刀菌等土传病原菌的高效颉颃链霉菌,在田间能够良好地防控生菜上由核盘菌引起的菌核病。贵州省是中国第二大烟草生产省份,其烟草种植长期受到几种病原菌的高度威胁。在本研究中,通过平板对峙实验,笔者探索了S.exfoliatus FT05W和S.cyaneus ZEA17I对贵州省烟草上3种主要病原菌的颉颃作用。结果显示,S.exfoliatus FT05W和S.cyaneus ZEA17I对烟草黑胫病病原,寄生疫霉菌烟草致病型(Phytophtora parasitica var.nicotianae Tucker)的抑制率分别达到了68.82%和76.18%。另外,S.cyaneus ZEA17I对烟草赤星病病原——致病链格孢菌(Alternaria alternata)的抑制率达到了35.5%,而S.exfoliatus FT05W对致病链格孢菌则无明显的颉颃作用。最后,两株链霉菌对于烟草青枯病病原,青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum)并无直接颉颃作用,不能抑制该病原菌的生长。研究结果表明:S.exfoliatus:FT05W和S.cyaneus ZEA17I对于贵州省烟草上主要的3种病原菌的颉颃作用差异较大,但对于烟草黑胫病的防治具有良好的应用潜力,其对烟草的定殖(EGFP标记)及黑胫病的田间防治效率正在积极探索之中。
关键词: 链霉菌 ；生物防治 ；平板对峙 ；烟草病原菌
被引量
1
摘要： 随着城市化与工业化进程的不断加快,环境问题日益严峻,其中土壤重金属污染问题尤为突出,严重危及食品安全和民众健康,其治理已迫在眉睫。植物修复是一种环境友好且节能高效的重金属清除技术,应用潜力巨大。本研究以我国土壤污染中最为严重的重金属镉（Cd）作为研究对象,旨在筛选出适于土壤Cd污染修复的园艺植物,并探索Cd对植物生长和根际土壤生态的影响,揭示植物的Cd耐受能力和响应机理,研究结果如下:1.土壤Cd污染修复的植物筛选。1)不同植物在Cd胁迫下的耐受特性可分为三类,即受到强抑制作用,在各Cd浓度处理下,蓝雪花的平均株高增量较CK显著降低了23.24%～152.16%,月季显著降低了23.56%～125.44%,抑制作用包括鸡冠花、九月菊;低促高抑作用包括彩椒和万寿菊;2)各浓度Cd胁迫下,月季、蓝雪花、康乃馨生物量的积累均受到显著的抑制作用,且随Cd浓度增加,抑制作用逐渐增强。但万寿菊和九月菊生物量积累较CK无显著下降趋势,甚至225 mg·kg-1处理下,九月菊生物量积累显著增加了38.81%;3)不同植物根冠比对Cd胁迫的响应并不相同,但九月菊、万寿菊、蓝雪花和月季在各Cd浓度处理下,根冠比较CK无显著差异。综上,Cd胁迫处理下,菊科植物九月菊和万寿菊通过提高根系生长或者减少地上部植株发育,维持较稳定的根冠比,扩宽了根系与土壤接触面积,促进养分吸收,保证植株正常生长代谢。由于万寿菊的花朵可提取精油,具有一定经济价值,同时因其自播繁殖特性,成本低,价值高,有利于推广,本研究将万寿菊作为耐Cd、富Cd机制研究的目标植物。2.万寿菊在Cd胁迫下的生长发育及Cd积累与分配特征。1)各发育时期各器官内Cd含量均随Cd处理浓度的增加而显著上升,幼苗期茎部最多、根部最少,而盛花期和结果期根部最多,花序部极少,仅为根的2.46%、茎的5.49%、叶的2.62%;2)各浓度Cd处理下万寿菊对N的吸收均增多,≤150 mg·kg-1处理促进P吸收,而对K的吸收不如对N、P积极,且三种元素在不同器官间的分配均存在明显差异,如植株开花结籽,K被积极地由营养器官（尤其是叶）调往花部,表明这些元素在万寿菊开花后往花部的转运并未受到Cd处理的影响;3)Cd<30 mg·kg-1处理的叶片中O2·-、H2O2和MDA含量并未显著升高,且随着植株生长发育健全,这三个指标显著升高所需的最低Cd浓度由30 mg·kg-1逐渐上升至150 mg·kg-1,说明随着生长发育（处理时间延长）,万寿菊对Cd的敏感度越来越低;4)7.5 mg·kg-1、15 mg·kg-1和30 mg·kg-1处理下种子的发芽率显著提高了67.83%、104.46%、73.92%,但≥30 mg·kg-1时,种子发芽率整体表现为下降趋势,且Cd浓度达到75 mg·kg-1后,各处理正方形或不规则畸形等典型败育性状的花粉变异数量明显增加,说明Cd胁迫下,种子生命活力受到了一定影响。3.转录组分析结果表明:1)30 mg·kg-1Cd胁迫下,万寿菊叶片显著上调基因494条,显著下调的基因83条,GO功能注释结果表明这些差异基因主要富集在苯丙烷生物合成等次生代谢过程,150 mg·kg-1处理下,万寿菊显著上调和显著下调的基因分别有622条和506条,主要富集在光的收集与捕获、光反应I、II以及光合相关的酶的活性等方面;2)Cd胁迫下,万寿菊中苯丙烷、黄酮、植物激素、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成等次生代谢产物的生成与分配的基因显著上调,这可能与万寿菊具有较高的抵御Cd胁迫的能力相关;3)高浓度Cd胁迫引起万寿菊光合作用-天线蛋白、卟啉和叶绿素代谢、类胡萝卜素生物合成、植物昼夜节律等途径相关基因的下调,导致了光能量吸收的减少和随后光合作用效率降低,表明转录因子激活、次生代谢物生物合成、光合作用和碳水化合物代谢增强以及植物激素信号转导的协同作用是提高万寿菊耐Cd的复杂网络,这拓宽了我们对万寿菊抵御Cd毒性的作用机制的了解;4)30 mg·kg-1处理下,H2O2信号通路PR1基因,以及Ethylene通路Chi B基因上调,进而导致防御反应增强。150 mg·kg-1处理下,乙烯通路MKK9基因、脱落酸信号通路PYR/PYL基因的下调,有可能减弱万寿菊对Cd胁迫的适应能力。4.土壤微生物和土壤酶结果表明:1)150 mg·kg-1Cd胁迫下万寿菊根际土壤细菌群落的Alpha多样性显著降低,放线菌纲、α-变形菌纲与γ-变形菌纲作为优势纲,其丰度均显著高于CK,其中放线菌纲中链霉菌属抗性最强,酸杆菌门与绿弯菌门对高浓度Cd的抗性偏弱;2)在细菌群落丰度前30的科中,亲缘关系较近的科并不一定对高浓度Cd表现出一致的抗性或敏感性;3)高浓度Cd胁迫对酸性磷酸酶活性具有促进作用,而对过氧化氢酶活性具有抑制作用,这可能与根系分泌物质或作用于该酶的微生物有关;4)万寿菊植株的生物量与土壤Cd胁迫浓度呈显著负相关关系,而与细菌数量以及过氧化氢酶活性呈正相关关系,与酸性磷酸酶活性没有显著的相关性。由此可知,高浓度Cd胁迫会改变万寿菊根际土中的微生物群落数量以及结构,并对土壤过氧化氢酶活性产生显著抑制作用,最终在地上部分,表现为万寿菊生物量的减少。5.Cd胁迫下,万寿菊抗性机制主要涉及规避机制和耐性机制。规避机制包括茎～根协同避免初期Cd向叶片转移、后期通过根系分泌物增加土壤细菌数量以及增强土壤中过氧化氢酶活性,限制Cd向地上部分转移,减少花序中Cd含量;耐性机制包括保证营养元素吸收与合理分配,清除多余活性氧避免膜质过氧化伤害,且这种耐受能力随其生长发育还能得到提高,同时万寿菊提高转录因子激活,增加次生代谢物生物合成、碳水化合物代谢以及植物激素信号转导的协同作用,进一步加强了万寿菊对Cd胁迫的耐受能力。
关键词: Cd胁迫 ；万寿菊 ；富集与分布 ；物质代谢 ；转录组 ；微生物
被引量
3
摘要： 与合成药物相比,天然药物无论是结构的新颖性还是生物活性,都具有合成药物意想不到的优势。植物内生菌与宿主植物长期共进化,形成特殊的次生代谢途径,易产生结构新颖、活性显著的化合物。研究表明,植物内生菌既能产生与宿主植物相同或相似的活性成分,也能产生与宿主植物不同的全新的化合物。因此,从植物内生菌中寻找药用活性成分成为天然药物研究的一个重要方向,其在一定程度上还能解决药用植物生长缓慢、资源匮乏等药源问题。娄彻氏链霉菌Streptomyces rochei SR-1102和露湿漆斑菌Myrothecium roridum IFB-E091是分别从黄瓜根部和黄花蒿根部分离获得的植物内生菌,本学位论文对它们的次生代谢产物进行了分离纯化和结构鉴定研究。S.rochei SR-1102采用发酵罐进行液体发酵,发酵液经乙酸乙酯萃取三次、减压去除溶剂后得粗浸膏33 g。M roridum IFB-E091进行固体发酵,固体发酵产物经氯仿-甲醇(1:1)混合溶剂提取三次、减压去除溶剂后得粗浸膏38 g。上述两株植物内生菌的粗浸膏分别经硅胶柱层析分离,得到各极性组分;再以1H-NMR谱和TCL示踪,综合使用硅胶柱层析、Sephadex LH-20凝胶柱层析、反相柱层析、高效液相色谱等方法进行组分的分离纯化,结果从S.rochei SR-1102中分离获得7个化合物(1-7),从M.roridum IFB-E091中分离获得1个化合物(8)。采用高分辨质谱(HR-MS)、1D和2D核磁共振谱(NMR)和Maldi tof质谱等现代波谱技术,并结合文献比对,将上述化合物分别鉴定为:苯甲酸(1)、大豆素(2)、二氢大豆素(3)、染料木素(4)、Kakkatin(5)、N,N'-Diferuloylputrescine(6)、N-p-Coumaroyl-N’-feruloylputrescine(7)和 halovir F(8)。其中,化合物 8 是一个与halovirs A-E结构类似的线性肽化合物,其结构未见文献报道、为新化合物。化合物2-5是异黄酮类化合物,化合物6和7是羟基肉桂酸酰胺二聚体;化合物3首次从链霉菌中分离得到,化合物7首次从微生物中分离得到。S.rochei SR1102对黄瓜枯萎病等多种植物病原菌有显著的抑制活性,而本论文实验从SR-1102发酵液中分离获得的苯甲酸、异黄酮化合物和羟基肉桂酸酰胺二聚体具有不同程度的抗菌活性,提示它们极有可能就是该菌株抗菌活性的主要物质基础,该结果为菌株的进一步开发利用提供了实验依据。链霉菌是极有潜力的抗生素生产菌株,可能存在基因沉默现象,本研究未能发现新抗菌活性化合物。本课题组后续将深入开展相关实验,挖掘SR-1102产生新抗菌活性成分的潜力,为抗菌药物研制提供新先导化合物。M roridum IFB-E091次生代谢产物结构类型丰富,前期已从其固体发酵产物中分离得到1个新的特征次生代谢产物——单端孢霉烯大环内酯roritoxin E和1个新的吲哚生物碱等。本学位论文研究又发现一个新的线性肽化合物halovir F(8),该研究结果不仅丰富了肽类化合物库,而且为药物研发提供了潜在的先导化合物。本课题组将对halovir F(8)进行相关生物活性的评价,发现其潜在的生物活性,为后续研究奠定基础。
关键词: 植物内生菌 ；次生代谢产物 ；分离纯化 ；结构鉴定
被引量
4
摘要： 产酶溶杆菌OH11(Lysobacter enzymogenes OH11)属于黄单胞科(Xanthomonadaceae)、溶杆菌属(Lysobacter),是一种环境友好型生防革兰氏阴性细菌。菌株OH11分离于辣椒根际土壤,能合成并外泌一种具有广谱抗植物病原真菌和卵菌的次生活性物质HSAF。本实验室前期工作着重研究了 HSAF在产酶溶杆菌OH11体内的生物合成及其调控机制。本研究旨在探索在自然农业生态系统中,与产酶溶杆菌OH11同生境的生防和病原微生物及农药等生物与非生物因素对菌株OH11合成HSAF的影响并探究可能的分子机制,主要研究进展如下:将与OH11同生境的辣椒疫霉(病原卵菌)的培养上清(代谢产物)外源添加到OH11的培养液中,模拟两者在自然生境中的相互作用,发现辣椒疫霉的代谢产物不影响OH11合成HSAF的能力。同样,外源添加作物种衣剂中常用的化学农药戊唑醇和咯菌腈后也未发现OH11合成HSAF的能力受到明显影响。然而,当OH11与同生境的两株生防假单胞菌株(绿针假单胞YL-1和荧光假单胞2P24)混合共培养时其HSAF产量下降甚至丧失,并且这种抑制作用不是通过假单胞杆菌抑制OH11的生长来实现的。同时发现当在共培养体系中减少假单胞菌YL-1和2P24的添加比例后,OH11合成HSAF产量呈现逐步上升趋势。进一步启动子活性和半荧光定量PCR研究表明,YL-1和2P24是在转录水平上抑制了 OH11中HSAF合成基因簇的表达。这些研究揭示同生境的生防假单胞YL-1和2P24可能通过某种(些)未知机抑制了OH11合成HSAF的能力。本研究探索了同生境的生防假单胞菌抑制OH11合成HSAF的机制。由于假单胞杆菌能外泌多种次生代谢产物或信号分子用于调控其自身基因表达,我们推测这些物质或信号或许参与了假单胞菌抑制OH11合成HSAF的信号途径。为此,我们对已测序的YL-1基因组进行了深入的生物信息学分析,从中鉴定了嗜铁素、吩嗪、吡咯菌素、氢氰酸等抗菌物质的生物合成基因簇。通过构建YL-1高效的遗传操作系统,对鉴定的基因簇进行了逐一突变,构建了相应的突变株。之后采用同样混合共培养的方式评价每个突变株抑制OH11合成HSAF的能力,发现这些突变株与其野生型YL-1类似,均能显著抑制OH11合成HSAF,表明YL-1不是通过上述常见的抗菌物质来抑制OH11合成HSAF。以野生型2P24及其体感应系统PcoI/PcoR相关基因的缺失突变体为对象,同样采用共培养的方式探究它们是否会改变OH11合成HSAF的能力,发现参试的突变株与野生型2P24类似同样能显著抑制OH11合成HSAF,表明同生境的2P24可能不是通过常见的PcoI/PcoR这套群体感应系统来影响OH11合成HSAF。在排除了生防假单胞菌不是通过常见的次生抗菌物质与群体感应信号参与抑制OH11合成HSAF后,本研究也关注了假单胞菌中近期发现的细菌Ⅵ型分泌系统是否介导假单胞菌-OH11的互作。我们选取了另外一株假单胞菌PAO1以及Ⅵ型分泌系统突变株进行研究,但结果同样表明,参试的Ⅵ型分泌系统与野生型PA01类似也能抑制OH11合成HSAF。综上,本研究发现在同生境中广泛存在的生防假单胞杆菌YL-1,2P24和PA01能有效抑制OH11合成HSAF,但这种抑制作用可能不是通过上生防假单胞菌中常见的抗菌物质、群体感应信号、Ⅳ型分泌系统来实现的,具体的分子机制有待于进一步研究。本研究建立了同生境中生防假单胞菌-产酶溶杆菌OH11的“竞争性”互作系统,为后续深入研究这种互作的分子机制提供了重要技术/研究系统支撑,也为在田间合理使用OH11更好地发挥其生防效果提供了理论基础。
关键词: 产酶溶杆菌 ；HSAF ；生物因素 ；非生物因素 ；次生代谢产物
被引量
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摘要： 香蕉是全球贸易四大农产品之一,是四亿人口的粮食作物。香蕉枯萎病是一种由死体营养型真菌尖孢镰刀菌古巴专化型（Fusarium oxysporum f.sp.Cubense,Foc）侵染引起的土传真菌性病害,目前报道的香蕉枯萎病致病菌有4个生理小种,Foc 1鉴定最早,侵染大蜜哈（Gros Michel,AAA）,但对卡文迪许（Cavendish,AAA）无效;Foc 4是为害最严重的小种,几乎侵染所有香蕉品种,迄今为止,尚无抗病的商业化品种和安全高效的防治措施,严重限制香蕉产业可持续发展。生物防治被认为是一种有前景的防控香蕉枯萎病的方法。本研究从采集自尖峰岭自然保护区药用植物——润楠树（Machilus pingii Cheng ex Yang）的根际土壤中分离筛选得到一株对Foc 4具有良好抑菌作用的放线菌JRGG-11,并对其进行分类学鉴定,研究其生防效果和抑菌机制,以期为丰富香蕉枯萎病生防资源,推动放线菌JRGG-11的开发运用奠定基础。具体研究结果如下:（1）分离鉴定。以润楠树根际土壤为分离材料,共分离出放线菌61株,其中17株对Foc 4有抑菌活性,结合发酵液复筛,选出一株抑菌活性最好的放线菌编号为JRGG-11。基于16S r RNA序列进化分析和生理生化特征,将其归为链霉菌属。链霉菌JRGG-11对18种植物病原真菌皆有抑制作用,具有广谱抑菌活性。（2）盆栽试验。结合香蕉根部切片观察和根际土壤涂布,发现放线菌JRGG-11发酵液有效减少了Foc 4的定殖数量。香蕉防御系统相关酶测定,发现JRGG-11可以明显提高香蕉SOD、CAT、POD、PPO等活性。且放线菌JRGG-11发酵液有效的增加了香蕉生物量,对香蕉苗生长有促进作用。统计病株并计算病情指数发现,JRGG-11发酵液对香蕉枯萎病的防控指数达到了83.10%。（3）抑菌机制。通过色谱柱层析法获得了放线菌JRGG-11提取物,测定其对Foc4菌丝生长抑制的EC50为18.70μg/m L,EC95为274.43μg/m L。4×EC50浓度的JRGG-11提取物处理Foc 4孢子时,完全抑制孢子萌发。4×EC50浓度的JRGG-11提取物处理Foc 4菌体时,菌丝形态和细胞完整性被严重破坏。稳定性实验表明菌株JRGG-11提取物对紫外照射和高温耐受性较好,酸性条件抑菌活性降低。此外,放线菌JRGG-11提取物处理后,Foc 4培养液中还原性糖含量增高,菌体可溶性蛋白减少、几丁质酶和β-1,3葡聚糖酶活性增加,显示其对Foc 4的细胞膜和细胞壁有降解作用。（4）代谢产物预测。链霉菌JRGG-11基因组测序显示,基因组总长10,590,458bp,G+C含量为71.779%。COG功能注释显示其有273个基因参与到了次生代谢产物生物合成、运输和分解代谢,158个基因参与了防御机制。GO注释显示其参与分子功能的相关基因最多。KEGG富集发现其与萜类化合物和聚酮类化合物代谢相关基因有99个。使用anti SMASH软件共预测到43个次级代谢产物合成基因簇,其中有4个与已知基因簇相似率100%,分别与丰加霉素、柚皮素、兰肽类化合物SAL-2242和吲哚的合成相关。综上,放线菌JRGG-11是一株兼具拮抗和促生功能的链霉菌,具有良好的生防利用潜能。
关键词: 香蕉枯萎病 ；放线菌 ；分离鉴定 ；防控效果 ；抑菌机制 ；基因组注释
摘要： 燕麦(Avena sativa L.)营养成分丰富,富含β-葡聚糖、维生素E及膳食纤维等,是家畜养殖的重要饲草料来源。青贮可以最大程度的保存饲草的新鲜程度减少营养成分流失被广泛地用作饲草加工手段。目前,对于青贮饲料添加剂的研究主要在生物、化学制剂上,绿色、安全的中草药鲜少被提及;青贮评价主要围绕在营养品质和发酵品质的研究中,青贮过程中代谢物的差异鲜有报道。本试验以燕麦为研究对象,研究不同乳酸菌和中药添加剂处理燕麦的青贮品质和微生物群落多样性及其青贮品质的关联性,探索中药复方白头翁和乳酸菌剂处理燕麦的青贮品质、微生物群落结构、差异代谢产物,阐明了不同乳酸菌及中药影响燕麦青贮发酵的微生物组及代谢组学机制,为调制安全优质的燕麦青贮饲料提供重要科学依据。主要研究结果如下:
试验一、乳酸菌添加剂对燕麦青贮品质和微生物多样性的影响
本试验研究青贮邦(A,植物乳杆菌)、康富青S乳酸菌青贮剂(B,布氏乳杆菌)、壮乐美青贮发酵剂(C,植物乳杆菌+布氏乳杆菌)、芯来旺I-秸秆青贮剂(D,植物乳杆菌+布氏乳杆菌+屎肠球菌)、保时青-加强型C(E,植物乳杆菌+布氏乳杆菌+副干酪乳杆菌+乳酸片球菌)5种乳酸菌添加剂处理对燕麦青贮60d后的青贮品质和微生物多样性的影响。结果表明,试验A组粗蛋白质、可溶性碳水化合物含量显著最低(P<0.05),D组显著最高(P<0.05);试验C、D、E组p H值、氨态氮/总氮低于对照组(CK组),乳酸含量显著高于CK组(P<0.05),其中B组p H值、氨态氮/总氮、丁酸含量最高,C、D、E组未检测到丁酸。
菌群分析结果表明,不同乳酸菌处理改变了青贮菌群组成和多样性。试验C、D、E组乳杆菌属相对丰度(99.37%、97.66%、96.64%)显著高于其他组;A组、B组微生物种类较多,乳杆菌属分别仅占32.64%、38.90%。种水平上,CK组中61.12%乳酸菌主要以布氏乳杆菌、植物乳杆菌、短乳杆菌和酸鱼乳杆菌为主,鼠李糖乳杆菌不足1%。加入乳酸菌添加剂后各组酸鱼乳杆菌相对丰度降低,C组、D组短乳杆菌、鼠李糖乳杆菌相对丰度增加。相关性分析表明,乳杆菌属与青贮乳酸含量呈显著正相关、与p H值呈显著负相关,肠杆菌属、梭菌属、克雷伯菌属等与青贮p H呈正相关,与干物质、粗蛋白质、可溶性碳水化合物呈显著负相关。
试验二、中药添加剂对燕麦青贮品质和营养成分的影响
本试验研究不同浓度(0.5%、1%、2%、4%)中药(贯众、大青叶、白头翁)添加剂对青贮60d后的燕麦发酵品质和营养品质的影响。结果表明,贯众对燕麦青贮的p H值无显著影响且p H值均高于CK(P>0.05);随着贯众浓度的增加,可溶性碳水化合物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量升高,粗蛋白质、乳酸、乙酸和丙酸含量以及氨态氮/总氮降低,0.5%贯众组的乳酸和乙酸含量高于其余各组。随着大青叶浓度的增加,中性/酸性洗涤纤维含量、p H和氨态氮/总氮下降,干物质、粗蛋白质、可溶性碳水化合物、乳酸和乙酸含量升高。4%复方白头翁组p H值显著低于CK组(P<0.05),干物质、可溶性碳水化合物、乳酸含量最高,p H、氨态氮/总氮最低(P<0.05)。
实验三、复方白头翁和乳酸菌对燕麦青贮品质、微生物群落结构及代谢物的影响
本试验研究4%白头翁(CRP)、4%白头翁+乳酸菌剂(CRP＿LA)对燕麦青贮60d后的青贮品质、微生物群落结构及代谢物的影响。结果表明,CRP组和CRP＿LA组的干物质和可溶性糖含量升高(P<0.05),中性/酸性洗涤纤维、粗蛋白含量和氨态氮/总氮均低于CK组(P<0.05);与CRP组相比,CRP＿LA组的干物质、可溶性碳水化合物和乳酸含量升高,乙酸含量和氨态氮/总氮显著降低(P<0.05)。
菌群分析结果表明,CK组青贮饲料中乳酸菌以乳杆菌属、肠球菌属和魏斯氏菌属为主,与CK组相比,试验组CRP组和CRP＿LA组乳杆菌属相对丰度显著增加,苍白杆菌属和微小杆菌属相对丰度降低(P<0.05),CRP组中乳杆菌属增加主要表现在短乳杆菌和布氏乳杆菌上,CRP＿LA组乳杆菌属增加主要表现在植物乳杆菌上;此外,CRP＿LA组魏斯氏菌属中的类肠膜魏斯氏菌也显著增加(P<0.05)。相关性分析表明,乳酸含量与CRP＿LA组中的乳杆菌属和魏斯氏菌属、CK组的肠球菌属呈正相关性,与CRP组的肠杆菌属和泛菌属呈负相关;短乳杆菌与未分类肠杆菌属呈正相关。
UPLC-MS/MS代谢组学分析结果表明,燕麦青贮样品(无添加剂CK组)共检测到1639个代谢物,包括248种生物碱、211种氨基酸及其衍生物、189种酚酸类、176种脂质、174种黄酮、149种萜类、131种有机酸、98种木脂素和香豆素、47种核苷酸及其衍生物、25种甾体、16种醌类、1种鞣质类以及174种其它类的代谢物。CK组与CRP组中检测到629个差异显著代谢物,CK组与CRP＿LA组中检测到633个差异显著代谢物,CRP组与CRP＿LA组中检测到220个差异显著代谢物。差异代谢物主要富集的通路有“各种植物次生代谢产物的生物合成”、“类黄酮生物合成”、“α-亚麻酸代谢”、“亚油酸代谢”、“玉米素的生物合成”。添加复方白头翁和乳酸菌后上调差异代谢物(山嵛酸、马达积雪草酸、茵芋碱、2,3,23-三羟基熊果烷-12-烯-28-酸、芥子酰苹果酸酯)多具有抗氧化、抗炎、抗菌活性,下调代谢物(溶血磷脂酰胆碱16:1)多为霉菌毒素有致病风险。
综上所述,乳酸菌和中药添加剂均可改变燕麦青贮品质,本研究中(1)壮乐美青贮发酵剂(C)、芯来旺I-秸秆青贮剂(D)、保时青-加强型C(E)处理的青贮效果好于其他菌剂;(2)0.5%贯众、4%大青叶和4%复方白头翁对燕麦青贮效果较佳;(3)乳酸菌和复方白头翁可以提高燕麦青贮饲料中的功能代谢物含量,降低致病毒素含量。
关键词: 乳酸菌 ；中药 ；青贮燕麦 ；微生物多样性 ；代谢组学
被引量
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摘要： 赭曲霉毒素A(OTA)是一种有毒的真菌次生代谢产物,是对人类危害最大的霉菌毒素之一,其对葡萄及其制品的污染在全球范围内都比较严重,这造成了巨大的经济损失。炭黑曲霉(Aspergillus carbonarius)是OTA产生的主要真菌,抑制产OTA的炭黑曲霉生长与产毒是控制葡萄及其制品中OTA污染的重要措施。芪类化合物(stilbenes)是一类重要的天然多酚类化合物,具有抗炎、抗菌、抗氧化等多种生物活性。本文以白藜芦醇、白皮杉醇和紫檀芪三种芪类化合物作为抗菌剂,研究其在体外对炭黑曲霉生长和OTA产生的影响,并且探索了体外抑菌活性相对较强的紫檀芪对葡萄汁中炭黑曲霉生长和OTA产生的抑制作用以及营养品质的保持作用,主要研究结果如下:1.芪类化合物对炭黑曲霉的抗真菌活性研究结果表明,三种化合物对炭黑曲霉菌丝生长和孢子萌发的抑制效果从强到弱依次为:紫檀芪>白皮杉醇>白藜芦醇,白藜芦醇、白皮杉醇和紫檀芪的的IC50值分别为5.1mM、1.8mM和0.28mM。通过扫描电镜和透射电镜观察发现紫檀芪的处理可以导致炭黑曲霉孢子囊不完整、菌丝弯曲折断、细胞膜破裂并且内容物聚集在一起。炭黑曲霉侵染葡萄之后,随着培养天数增加,葡萄的腐烂程度增加。通过超高效液相色谱串联三重四级杆质谱(UHPLC-QQQ-MS/MS)技术检测葡萄体内OTA和芪类化合物的含量的变化。结果表明,炭黑曲霉的侵染导致葡萄体内OTA和总芪类化合物的含量都明显增加。在感染初期芪类化合物可以控制OTA的合成(48h),但是随着培养天数增加,OTA合成受芪类化合物影响较小。2.不同浓度的芪类化合物处理炭黑曲霉对OTA产生影响的实验发现,当浓度低于0.2mM时,白藜芦醇和白皮杉醇处理组OTA的产生量与空白组相比明显增加,但0.4mM时对OTA的产生具有抑制效果。紫檀芪对OTA的抑制作用随浓度增加而增加,0.4mM几乎可以完全抑制OTA的产生。静置培养不同时间发现OTA的产生量随培养天数的增加先增加再减少,在第6 d的产量是最多的。振荡培养发现芪类化合物处理和不同时间点培养条件下OTA的产生量基本都维持在5 ng/mL左右,与静置培养相比OTA的产生量减少了 350-700倍。在所有的试验组中OTB的变化趋势与OTA基本都是一致的。炭黑曲霉菌丝产生量与OTA产生量并没有相关性,也就是说较高的菌丝量并不一定产生较高的OTA。RT-qPCR结果说明,与OTA生物合成相关的基因PKS、NRPS、HAL、P450、bZIP和LaeA的上下调变化大多数都是与OTA含量变化是一致,部分不一致的原因可能是因为受到转录或翻译的影响。3.由于OTA的污染主要发生在葡萄及其葡萄制品中,并且上述结果表明紫檀芪在体外抑制炭黑曲霉生长和OTA产生的效果相对较强,因此我们研究了紫檀芪对葡萄汁中炭黑曲霉的抑制效果以及营养品质的保持作用。结果表明,紫檀芪可以抑制葡萄汁中炭黑曲霉的生长和OTA产生,OTA的产生量随着培养天数的增加而增加,并且在第9d时OTA的产生量急剧增加。炭黑曲霉的侵染导致葡萄汁中还原糖,可溶性固形物的含量以及pH值随培养天数的增加而减少,可滴定酸明显增加。除此之外,炭黑曲霉的侵染还可导致酒石酸、柠檬酸和苹果酸含量的升高,葡萄糖和果糖含量的降低。紫檀芪的处理可以缓解葡萄汁中上述营养指标的变化,并且紫檀芪的浓度越高葡萄汁品质越接近未被炭黑曲霉侵染的果汁。
关键词: 炭黑曲霉 ；芪类化合物 ；赭曲霉毒素A ；抗真菌活性 ；葡萄汁
摘要： 高黎贡山地形复杂、生物多样性丰富及人为干扰较少等特点使其具有较高的放线菌资源研究价值。即使土壤放线菌资源被研究多年,土壤放线菌产生活性物质的潜力仍被低估。在实验室多年对土壤放线菌资源研究的基础上,从纯培养放线菌角度出发,探索高黎贡山南麓土壤可培养放线菌多样性,鉴定新的放线菌分类单元;并结合多种类型功能基因及抗菌活性筛选等方法挖掘生物活性潜力菌株;此外,对较高潜力菌株进行基因组测序,预测其生物合成基因簇,为先导化合物的开发提供更有效的菌种资源。首先,土壤样品进行预处理后,用4种培养基对放线菌进行分离培养。经鉴定共获得放线菌522株,分属于7个目,13个科,32个属。链霉菌和红球菌为优势菌属,分别为299株和71株,占比57.3%与13.6%。四种培养基获得的潜在的新分类单元分别为:YIM 171培养基12株,YIM 91培养基11株,HV培养基16株,YIM 4培养基5株。通过多相分类的方法对1株潜在新种进行了系统学研究,确定菌株YIM 123512T为Nocardioides属的一个新种,将其命名为 Nocardioides flavescens sp.nov.。然后,分离获得的522株放线菌去除重复,剩余346株放线菌进行抗菌活性与功能基因筛选。抗菌枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、TB结核分枝杆菌、白色念珠菌和黑曲霉6种指示菌的阳性检测结果分别为7.2%、5.5%、5.2%、2.6%、1.7%和1.7%。对Malacidin、Lugdunin、Teixobactin、Leinamycin、Glutarimide、Salinomycin和Diterpenes7类功能基因的阳性检出率分别为1.4%、0%、0.5%、41.3%、4.6%、4.9%和16.8%。最后,结合抗菌活性及功能基因筛选结果,选取5株放线菌进行基因组测序,通过antiSMASH预测平台,对其次生代谢产物基因簇进行预测,分析结果表明这些菌株具有多种有价值的生物活性物质合成基因,值得我们开发利用。本研究表明,高黎贡山南麓土壤生境放线菌资源丰富,且具有一定的抗菌活性及一些有价值的次级代谢产物基因簇,可以为先导化合物的研究提供重要基础,值得我们进一步深入研究。
关键词: 高黎贡山 ；放线菌多样性 ；基因簇 ；生物活性
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