链球菌生物膜形成中的群感效应

链球菌是一群种类多样的革兰氏阳性细菌,定殖在人的表皮、粘膜及牙齿表面。许多链球菌由感受态刺激肽（competence-stimulating peptide,CSP）介导的群感效应（quorum sensing,QS）与形成遗传转化的感受态有关。近期研究表明许多细菌的CSP与细胞密度适应性反应（如感受态与生物膜的形成）直接相关。本文综述了由群感效应介导生物膜形成的链球菌,充分阐明CSP功能,从感受态的形成到其它与细胞密度有关的表型,包括对生物膜形成的影响,以便对CSP的作用有新的理解,为研发新型抗生物膜感染药物、提出有效的生物膜感染防制策略提供理论基础。     

十字花科黑腐病菌中一个假定蛋白基因XC_3605与致病相关

十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)是全球范围内能引起十字花科植物黑腐病的重要植物病原细菌,也是研究植物病原细菌与植物互作机制的模式细菌。利用自杀质粒pK18mobsacB诱变十字花科黑腐病菌Xcc 8004的XC_3605基因,获得缺失突变体D3605。表型分析发现D3605胞外多糖合成能力、游动能力及致病力显著降低,积聚形成生物被膜的能力增强。用带有全长XC_3605基因序列的pLAFRJ对D3605进行功能互补,其胞外多糖产量、游动性、致病力和生物被膜均得到恢复。研究结果表明,XC_3605基因在十字花科黑腐病菌致病过程中发挥作用。     

群体感应调控因子ComA对枯草芽胞杆菌NCD-2抑菌物质产生和生物膜形成的影响

为明确群体感应系统在枯草芽胞杆菌NCD-2菌株抑菌活性和生物膜形成中的作用,通过同源重组技术对群体感应系统中的comA基因进行定位缺失突变,分别比较了NCD-2菌株和comA基因突变子在胞外酶合成、抑菌活性、脂肽抗生素(丰产素)产生以及生物膜形成上的差异,并进一步利用实时荧光定量RT-PCR技术比较了二者生物膜基质编码基因epsA和tasA的表达情况。结果表明,通过同源重组技术获得了comA基因突变子MA-4,同菌株NCD-2相比,其在胞外蛋白酶和纤维素酶的合成能力、对番茄灰霉菌Botrytis cinerea的抑菌活性、丰产素的合成量和生物膜的形成能力上均明显下降;生物膜基质编码基因tasA的表达量下降了70%,而epsA的表达量变化不明显。表明ComA是NCD-2菌株脂肽抗生素和生物膜形成中的重要调控因子。     

文昌鸡源大肠杆菌生物被膜表型和耐药谱型相关性研究

本试验分别采用微量肉汤稀释法和改良结晶紫法对65株文昌鸡源大肠杆菌进行15种临床常用抗菌药物耐药性检测和生物被膜形成能力鉴定,以了解海南文昌鸡源大肠杆菌耐药谱型和生物被膜表型之间的相关性。结果显示,65株文昌鸡源大肠杆菌中89.23%具有多重耐药现象,64.62%具有交叉耐药现象;81.54%的菌株具有不同的生物被膜形成能力,只有18.46%的菌株无细菌生物被膜形成能力。本试验结果表明,具有生物被膜形成能力的菌株大都表现出多重耐药性,但交叉耐药性与无生物被膜形成能力菌株相差不明显。     

耶尔森菌不同成膜基因对其生物膜形成的影响

【目的】研究耶尔森菌生物膜的检测方法和不同成膜基因,为探讨耶尔森菌不同成膜基因对其生物膜形成的影响提供参考。【方法】应用静置试管悬浮菌膜观察、微孔96孔聚苯乙烯板结晶紫染色法、刚果红平板培养3种方法,检测了25株耶尔森菌生物膜的形成情况;用PCR技术检测了生物膜形成相关基因metE、ompR、rpoS、rhaH在不同菌株中的分布情况,并分析了生物膜形成与这些基因的相关性。【结果】静置试管悬浮菌膜观察、微孔96孔聚苯乙烯板结晶紫染色法和刚果红平板培养法3种方法的耶尔森菌生物膜阳性检出率分别为60%,56%和68%,3种方法检测均为阳性的菌株有11株,均为阴性的有5株,一致率为64%;4种成膜基因在25株耶尔森菌中的检出率分别为52%,56%,32%和24%。利用SPSS分析了4种基因对生物膜形成的影响,其中metE、ompR基因是生物膜形成的主效应因子,二者的累计方差贡献率达到75.149%。【结论】刚果红平板培养法检测生物膜最敏感;metE、ompR、rpoS、rhaH4种基因对生物膜的形成均有不同程度的影响,其中metE、ompR与生物膜的形成密切相关。     

多重荧光标记结合拉曼光谱原位研究多粘芽胞杆菌降解秸秆的生物膜特征

利用多粘芽胞杆菌（Paenibacillus polymyxa SYX-1）快速降解稻草秸秆,用多重荧光标记技术进行标记,共聚焦激光显微镜观察（CLSM）并结合激光拉曼光谱（Raman）,原位研究纤维素降解过程中形成的生物膜特征,进一步探究植物纤维的酶解机制。共聚焦激光扫描跟踪结果表明：在0~13 d的降解过程中,SYX-1菌株定殖的稻草秸秆表面物质成分呈复杂化趋势,表明在秸秆表面有良好的生物膜形成;拉曼光谱结果显示SYX-1菌株对稻草秸秆的降解主要发生在拉曼强度1580~1590 cm-1处,证实了相关秸秆纤维素降解酶主要以β-折叠构象和无规卷曲构象共存。多重荧光标记技术和拉曼光谱手段相结合,可以作为深入研究纤维素降解过程中生物膜的形成特征及探究植物纤维酶解机制的有效手段。     

低湿度表面的海洋附着细菌对厚壳贻贝附着的影响

从低湿度表面形成自然微生物被膜中分离和纯化出9株海洋附着细菌,并进行细菌16S rDNA基因序列的鉴定以确定其菌名;在18℃、黑暗条件下培养48h后形成单一菌株的微生物被膜,研究了细菌不同初始密度条件下形成微生物被膜的终密度变化及其对厚壳贻贝Mytilus coruscus稚贝附着的影响。同时,将获得的序列与有亲缘关系的序列用Mega软件的CLUSTALW程序进行序列比对和系统发育分析。结果表明:所有测试海洋附着细菌形成微生物被膜的最终密度随初始密度的增加而增加;9株海洋细菌均能不同程度地促进厚壳贻贝稚贝的附着,其中Bacillus sp.2诱导活性最高,其诱导稚贝的附着率为68%;除Pseudoalteromonas sp.3微生物被膜终密度与稚贝附着无显著相关性外(P0.05),其余8株海洋细菌所形成的微生物被膜终密度与稚贝附着均呈显著相关性(P0.05);系统发育分析表明,微生物被膜终密度对稚贝附着的诱导活性与细菌种属无关。研究表明,低湿度表面的海洋附着细菌对厚壳贻贝的附着有明显的促进作用,本研究结果对于今后开展厚壳贻贝稚贝的附着机制研究奠定了基础。     

抗菌肽NZ2114对来源于奶牛乳房炎的无乳链球菌及其生物膜的消杀作用

为探究抗菌肽NZ2114对无乳链球菌的体外抑制效果和相关机制,本试验以无乳链球菌ATCC 13813为研究对象,通过最小抑菌浓度（minimum inhibitory concentration,MIC）、杀菌动力学、抗生素后效应和电镜学试验对抗菌肽NZ2114杀菌特性和杀菌机制进行评价,并进一步分析其对无乳链球菌生物膜和持留菌的抑制和消除作用。结果显示,NZ2114对无乳链球菌ATCC 13813的MIC为0.23 μmol/L,对3株奶牛乳腺炎临床分离菌株CAU-FRI 1、2和3的MIC均为0.11 μmol/L,万古霉素对以上4株受试菌株的MIC值均为0.67 μmol/L,因此NZ2114的抗菌活性是万古霉素的2.91和6.09倍。同时,2×MIC、4×MIC浓度的NZ2114可在0.5 h内杀灭99.9%细菌,且持续药效作用可达270 min。扫描电镜结果显示,NZ2114处理后,细菌表面出现皱缩甚至破裂,细菌产生的生物膜消除。NZ2114在2×MIC下,24 h对早期生物膜抑制率为99.9%;在32×MIC下,24 h对成熟生物膜消除率达99.9%。此外,NZ2114在16×MIC时,对生物膜内的菌体具有99.9%以上的杀灭效果;万古霉素无法清除的持留菌经0.5×MIC的NZ2114处理后,也可以达到99%以上的消除率。激光共聚焦结果显示,NZ2114处理后的生物膜厚度从28.48 μm减少到10.32 μm,证明了其强效杀菌和抑制生物膜的作用。上述结果表明,NZ2114对无乳链球菌ATCC 13813杀菌活性高、速度快、抑制/去除生物膜能力强,并对膜内菌及持留菌具有高效杀菌作用,且作用显著高于万古霉素。因此,NZ2114具有开发成为治疗由无乳链球菌引起的奶牛乳房炎新型制剂的潜力。     

Microbial mineralization of organic nitrogen into nitrate to allow the use of organic fertilizer in hydroponics

Hydroponics is an excellent technique for the cultivation of vegetable crops and other plants, but organic fertilizers cannot be used in conventional hydroponic systems, which generally use only inorganic fertilizers, because organic compounds in the hydroponic solutions generally have phytotoxic effects that lead to poor plant growth. Few microorganisms are present in hydroponic solutions to mineralize the organic compounds into inorganic nutrients. In this article a novel and practical hydroponic culture method that uses microorganisms to degrade organic fertilizer in the hydroponic solution has been developed. Soil microorganisms were cultured by regulating the amounts of organic fertilizer and inoculum, with moderate aeration. The microorganisms mineralized organic nitrogen via ammonification and nitrification into nitrate at an efficiency of 97.6%. The culture solution containing the microorganisms was usable as a hydroponic solution, and organic fertilizer could be directly added to it during vegetable cultivation. Vegetables grew well in the organic hydroponic system. Organic hydroponics based on this method is therefore a practical tool for the utilization of organic sources of fertilizer.     

生态因子对改性聚氨酯生物膜系统运行效能的影响

载体是生物膜工艺处理污水的核心,为通过生态因子提高生物膜的运行效能,以改性聚氨酯填料(MPU)为研究对象,考察温度、有机底物浓度与水力停留时间等生态因子对生物膜系统运行效果的影响。结果表明:MPU生物膜系统经过10d的启动运行,出水COD和氨氮去除率达到70%,逐渐形成稳定的生物膜。系统随温度升高出水COD和氨氮去除率提高,15℃时出水COD和氨氮可达到80%。系统进水COD由100mg·L-1增加至300mg·L-1时,出水COD去除率由60%增加至80%,氨氮去除率达到85%。生物膜系统随HRT延长出水COD和氨氮去除率呈增加趋势,HRT由2h延长至8h,COD去除率由80%提高至90%,氨氮去除率达到96%。