趋磁细菌磁小体合成相关蛋白的研究进展

趋磁细菌是一类能够沿着磁场方向运动的革兰氏阴性细菌的总称,其最显著的特征是能够在胞内合成特殊的原核细胞器——磁小体。磁小体是具有外膜包被、纳米级、在胞内成链状排列的Fe3O4或Fe3S4磁性颗粒,并且具有专属的形态、大小和排列。正是因为磁小体的这些特性使不同领域的科研工作者开发着趋磁细菌的应用。另外,磁小体可以作为生物矿化和原核生物形成膜细胞器的理想模型。趋磁细菌磁小体合成相关蛋白在磁小体囊泡的形成、铁的转运、成晶的控制以及胞内磁性颗粒的排列等过程中发挥作用。文中重点介绍了近年来发现的和趋磁细菌磁小体合成相关的蛋白,并对未来磁小体蛋白的研究进行了展望。     

趋磁细菌的特点及其纳米磁小体的合成条件

综述了趋磁细菌及其胞内纳米磁小体的特性，评述了趋磁细菌磁小体形成的条件及影响因素。在分析趋磁细菌大量培养和影响磁小体形成因素的基础上，指出了细胞培养和磁小体产量提高所存在的问题及解决途径。提出了趋磁细菌形成磁小体的机制和生理意义的假说：大量Fe^2＋运入细胞是在低氧浓度的胁迫下，以Fe^＋2作为电子最终受体呼吸并跨膜转运的结果；避免大量进入细胞的Fe^2＋对自身的毒害作用是其进一步转化为Fe3O4原因；提出在细胞膜内表面形成Fe3O4并包裹等新观点。     

细菌磁小体形成机制和应用研究进展

趋磁细菌(magnetotactic bacteria,MTB)可以在细胞内形成磁小体(magnetosome,MS)并在磁场作用下定向运动。MTB的MS合成是一个多基因参与的复杂过程。MS由于其优良的性能而有着广阔的应用前景。本文对MS的合成机制和应用的研究进展进行了初步的概述。     

大庆黑鱼湖秋季趋磁细菌多样性分析

为研究大庆市黑鱼湖秋季沉积物中趋磁细菌的多样性,了解趋磁细菌分布。采用光学显微镜、透射电子显微镜(TEM)观察,扩增趋磁细菌16S rRNA基因的方法进行分析,结果发现,该区域趋磁细菌绝大多数为球菌。磁小体形状单一,皆为六面体棱柱,成分为Fe_3O_4,排列方式多样,分别为单链、散链和碎链。测序得到了30个趋磁细菌序列,分属7个OTU。系统发育分析结果表明,都属于α-变形菌纲。5个OTU与已知趋磁细菌序列的相似性等于95%,代表了趋磁细菌的5个新种。说明该区域存在可观的趋磁细菌资源。     

趋磁细菌的分离研究

从与湖南农业大学相邻的东湖水域中采集泥水样,经过样品的富集,趋磁细菌的收集及细菌的培养等过程后,再用超声波破碎细胞,再用永久磁性收集趋磁颗粒。趋磁颗粒经盐酸溶解后,与硫氰酸铵反应,溶液变为红色,证明有铁离子的存在。结果表明,已初步分离到趋磁细菌。     

磁小体的碱性磷酸酶活性分析

为测定磁小体的碱性磷酸酶活性及作为磁性免疫ELISA固相载体的可行性,设置不同显色时间、温度及pH条件,分析比较磁小体与商业化碱性磷酸酶的酶活。结果表明:商业化碱性磷酸酶显色时间较短,非常灵敏,但对温度和pH要求严格;微量的磁小体,需经过较长的显色时间,才能使显色剂显色,但温度和pH对磁小体的显色反应影响较小。通过不同的蛋白变性剂进行处理,表明磁小体的类碱性磷酸酶活性是其表面蛋白作用的结果。但磁小体微弱的显色能力,在磁性免疫ELISA检测时,没有显著影响。因此,磁小体可作为磁性免疫ELISA的固相载体,用于免疫检测。     

济南冬季泉水水系中趋磁细菌的多样性

为探究济南冬季泉水水系中细菌的生态分布、未培养趋磁细菌及其磁小体形态的多样性,选择济南市泉水源头、护城河及泉水汇集的大明湖等8处不同位点,于2018年1月13日收集水底表层泥样,富集环境中趋磁细菌,提取样品总DNA,进行16S r DNA高通量测序及生物信息学分析,并利用透射电子显微镜观察和统计趋磁细菌及磁小体的形态,揭示济南泉水水系中趋磁细菌的分布特征。结果表明,济南冬季泉水水系中趋磁细菌分布明显不均,泉水源头处未检测到趋磁细菌;黑虎泉下游护城河中发现了少量单链趋磁球菌,基因序列表明为新种,暂定为η-变形菌纲(Candidatus Etaproteobacteria)的一个菌株;众泉汇集的大明湖中趋磁细菌种类最多,且细菌和磁小体形态多样性复杂。微生物多样性分析发现,冬季泉水水系中细菌种类主要是变形菌门(Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),三者总丰度均占细菌总量的65%以上,具有磁细菌生长所需的群落环境。本研究可为深入研究未培养趋磁细菌的全基因组及可培养条件等提供素材与线索。     

氧化亚铁硫杆菌的磁性及铁源种类对磁小体合成的影响

氧化亚铁硫杆菌,通过氧化二价铁或还原态无机硫化物获得能量,在细胞内能合成磁性纳米颗粒。通过扫描电镜和透射电镜对氧化亚铁硫杆菌菌体进行分析。探讨了该菌的趋磁性以及不同铁源对菌体生长和磁小体合成的影响。结果表明:生长于9K培养基的细菌能够合成磁小体,单个细胞的磁小体数目大概为2个;干燥菌体和湿菌体都能被磁铁吸附;当有外加磁场时,细菌在半固体平板和光学显微镜下均可见趋磁性;氧化亚铁硫杆菌生长和磁小体合成的最佳铁源均为硫酸亚铁。     

生物趋电性研究进展

趋电性作为一种生物对电场效应的内在反应,对渔业、医疗及环境监测都有非常重要的作用,为对进一步研究生物趋电性提供科学依据,综述了不同生物的趋电性、生物效应及其产生的机制等,同时展望了进一步研究的方向。     

趋磁性木材的制备与多功能化修饰

受生物体磁场感应特征的启发而被开发利用的趋磁性木材是一种新型的功能性材料,当前对它的研究仍在起步阶段。文中系统地探讨了水热工艺参数,如反应的温度、时间和反应物的浓度对趋磁性木材结构和性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和磁学测量系统对趋磁性木材的表面形貌、晶体类型和磁性能进行了分析。结果发现,高的反应温度有利于在木材表面生成粒径更大的磁性粒子,从而得到具有更高饱和磁化强度的磁性木材。反应时间对趋磁性木材形成初期的形貌和磁性有重要影响,但当反应时间达到8 h时,木材上磁性粒子数量达到饱和状态。反应物浓度对生长在木材表面磁性粒子的纯度具有很重要的影响,合适的反应物浓度能够确保得到高纯度的磁性粒子。此外,在优化工艺的基础上对趋磁性木材进行疏水改性,可以得到同时具有抗紫外老化性能、超疏水性和磁性的多功能性木材,拓展了趋磁性木材的应用领域。     

A cultured greigite-producing magnetotactic bacterium in a novel group of sulfate-reducing bacteria

Magnetotactic bacteria contain magnetosomes--intracellular, membrane-bounded, magnetic nanocrystals of magnetite (Fe(3)O(4)) or greigite (Fe(3)S(4))--that cause the bacteria to swim along geomagnetic field lines. We isolated a greigite-producing magnetotactic bacterium from a brackish spring in Death Valley National Park, California, USA, strain BW-1, that is able to biomineralize greigite and magnetite depending on culture conditions. A phylogenetic comparison of BW-1 and similar uncultured greigite- and/or magnetite-producing magnetotactic bacteria from freshwater to hypersaline habitats shows that these organisms represent a previously unknown group of sulfate-reducing bacteria in the Deltaproteobacteria. Genomic analysis of BW-1 reveals the presence of two different magnetosome gene clusters, suggesting that one may be responsible for greigite biomineralization and the other for magnetite.     

钾细菌的解钾机制及在烟草生产上的应用

钾细菌可以有效分解土壤中难溶性含钾矿物,释放出被作物直接利用的钾、磷等元素,在提高作物产量、改善土壤微环境等方面有广阔前景.土壤速效钾可以被烟草直接吸收利用,促进生长,而我国土壤全钾含量较高,但速效钾含量较低,因此严重制约着我国烟草品质.本文综述了钾细菌的解钾机理、发酵优化条件与研究进展,总结了其在烟草生产上的应用,提出了目前仍存在的钾细菌定殖活性、肥效低等问题,并探讨今后钾细菌与土壤微生态相结合的研究方向.     

发光细菌及其在农业水质监测中的应用研究综述

因为具有高效、便捷、灵敏和低廉的特点,发光细菌己成为水质急性毒性快速检测的不二之选,在国内外被广泛应用于环境监测中。本文针对发光细菌的特性、种类、发光机理及其在农业水质检测方面的应用进行了综述,对发光细菌于农业水源污染检测中的前景作了展望。     

苦豆子内生细菌的分离及拮抗菌的筛选

从塔里木盆地不同地点采集苦豆子,从不同组织中分离内生细菌,并用分离得到的内生细菌对病原真菌做皿内拮抗试验,筛选有生物拮抗活性的内生菌菌株。结果表明,不同来源的苦豆子内生细菌数量上有较大差异,苦豆子不同组织内生细菌的种类和数量也有差异。从苦豆子各种组织中分离得到129株内生细菌,其中5株对多种植物病原真菌具有拮抗作用,这些菌株在苦豆子植株内均可定殖,属于芽孢杆菌。     

杭州湾粪大肠杆菌和异养细菌的分布特征及其环境因子

根据１９９９年５月￣６月的杭州湾现场调查资料,对杭州湾粪大肠肝菌及异养细菌的分布特点进行了研究,并分析了其与环境因子的相关关系。结果表明,杭州湾粪大肠肝菌数量分布主要受陆源性物质的支配,呈现西北高东南低的特征;而异养细菌则主要与浮游植物的数量有关,其分布特征为西南低东部高。与环境因子的相关分析表明粪大肠肝菌和异养细菌除均与水温、盐度相关较高外,前者还与无机磷、而后者则与叶绿素ａ呈现数量上的相关性。