铅锌尾矿中砷代谢功能基因的多样性

Microbial activities impact arsenic (As) transformation in mine tailings substantially,yet little is understood on the functional diversity of As metabolism genes.This study explored this issue using a metagenomic approach coupled by a local BLASTN procedure established in our recent studies.An assembled metagenome,recovered from hypersaline and sulfidic mine tailings,was screened for As metabolism genes aioA,arrA,arsC and arsM.This was done using a local BLASTN procedure against databases of the As metabolism genes built in this study.Putative As metabolism genes detected in the assembled metagenome included 11 arsM,20 arsC and 1 arrA full-length sequences.Together with the rRNA-based phylogenetic profiling results,a picture depicting microbial As cycling in the tailings to the genus level was obtained.It was found that most of the dominant genera in the tailings potentially harboured the genes for As reduction and/or methylation.In particular,a typical pyrite-eater present in the tailings,Thioalkalivibrio sp.,was found to harbour not only arsC and arsM,but also arrA.These results highlight the unexpected diversity of As metabolism genes in the tailings,especially considering the extremely low species diversity therein.The microbial As cycling picture established here has potential use for guiding the purposeful manipulation of As biogeochemistry in the tailings.     

宏基因组学在红树林土壤微生物研究中的应用

红树林的土壤微生物群落蕴藏丰富的自然资源,但传统研究方法复杂、低效,而且只能获得极不完全的小部分信息,近年来兴起的宏基因组学克服了这些缺点。介绍了宏基因学的主要研究方法,在此基础上总结了宏基因组学在红树林土壤微生物多样性、空间分布特征、土壤理化性质与微生物群落结构之间的关系、土壤微生物代谢产物4个方面的具体应用,最后对该领域未来的研究方向提出了展望。     

基于宏基因组学技术分析不同贮藏条件下鲶鱼片中的菌相变化

【目的】分析鲶鱼肉片贮藏过程中微生物多样性和菌群动态变化,探究天然保鲜剂对鲶鱼肉片菌相及菌落组成的影响。【方法】试验分8组,即新鲜鲶鱼片(CK0);空气包装(air-package,AP)鲶鱼片低温贮藏(4±1)℃第4、7天(AP4和AP7)样品;气调包装(modified atmosphere package,MAP,60%CO_2/40%N_2)鲶鱼片冰温贮藏(-0.7±0.02℃)第10、30天(MAP10和MAP30)样品;添加5%天然保鲜液(由壳聚糖、蜂胶、溶菌酶、Nisin和茶多酚复配而成)MAP鲶鱼片冰温贮藏第10、30和40天(MAPP10、MAPP30和MAPP40)样品。采用宏基因组学技术,测定并分析不同贮藏方式鲶鱼片全部微生物的16S r DNA序列,比较各组菌群的物种组成和丰度信息,通过Alpha多样性分析和主成分分析,考察包装方式、贮藏温度和天然保鲜液对微生物的抑制作用。【结果】8组样品中454焦磷酸测序共鉴定出25个门、433个属的细菌。MAP10、MAPP10、MAPP30中的最优势菌属和CK0一致,均为Actinomyces;而AP4和AP7中的最优势菌分别为Aeromonas(70.49%)和Pseudomonas(59.01%)。从微生物角度来看,MAP+冰温贮藏优于AP+冷藏。随着贮藏时间的延长,气调包装中的Lactococcus丰度由15.78%(MAP10)急剧上升为82.85%(MAP30)。添加天然保鲜液的MAPP10和MAPP30中Lactococcus几乎检测不到。【结论】气调包装协同冰温贮藏显著降低了鲶鱼片中细菌菌群的丰度和多样性,有利于延长鲶鱼肉的保质期。天然保鲜液中的茶多酚、Nisin和壳聚糖等能显著抑制MAP+冰温贮藏的鲶鱼片中的主要腐败菌属Lactococcus的生长繁殖。     

云南大额牛瘤胃微生物多样性分析

为研究云南大额牛瘤胃微生物多样性,本研究通过对大额牛瘤胃微生物宏基因组测序(总数据产出>3Gb)、分析、组装,共获得13546196个环境基因标签(EGTs)。在微生物分析时随机选用了10387566个EGTs(占总EGTs的76.68%)与NCBI的NR数据库进行BLAST比对,进行物种注释。结果显示,在分析的EGTs中,主要由细菌域、真核生物域、古生菌域及部分不能确定域归属的未知微生物构成,其中微生物主要属于10个门,94%的EGTs属于拟杆菌门、厚壁菌门、变形杆菌门和放线菌门,拟杆菌门和厚壁菌门丰度最高,分别占总细菌的48%和42%。大额牛瘤胃中主要的纤维降解细菌为黄化瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌、白色瘤胃球菌和产琥珀酸丝状杆菌,分别占总细菌的1.60%、1.20%、0.86%和0.52%。本研究结果表明EGTs技术可用于分析环境微生物群落结构和解释微生物群落功能,对研究特殊环境中的微生物的构成具有重要意义。     

肠道微生物宏基因组文库构建及酯解酶基因筛选

利用宏基因组学方法,以人肠道微生物样品为原材料,构建了1个约30 000个克隆的fosmid文库.以三丁酸甘油酯为底物,通过功能筛选,获得1个酯解酶阳性克隆.对该阳性克隆构建亚克隆,挑选具有酯解酶活性的阳性亚克隆进行测序分析,最终获得1个肠道微生物来源的酯解酶基因(GenBank登录号:JQ972699).结果表明,文库克隆的平均插入片段约为40 kb,没有重复插入片段克隆.获得的酯解酶基因推演蛋白与Pyramidobacter piscolens W5455的patatin样磷脂酶同源性最高,氨基酸一致性为95％.生物信息学分析结果表明该基因可能通过Vd型分泌方式进行分泌并发挥功能.本研究是通过构建人肠道微生物宏基因组大片段文库并结合重组子功能筛选获得酯解酶的首次报道,可为食品工业提供新的酯解酶来源和筛选方法.     

新发林麝环状类病毒的鉴定和分析

利用病毒宏基因组学(viral metagenomics)方法,本研究从95份林麝粪便样品中检测到1株新型圆环病毒样(Circovirus-like)病毒,经过拼接获得其全基因组序列,该毒株命名为ls-cyc.其基因组全长约3552 nt,GC含量39.00％,含有2个开放阅读框(ORF),即ORF1和ORF2.其中O...     

宏基因组学及其研究进展

宏基因组学是近年来发展起来的一门新兴学科,主要技术包括从环境样品中提取微生物混合基因组DNA、利用可培养的宿主菌建立宏基因组文库及筛选目的基因。该技术可以克服传统培养技术的不足,是研究未培养微生物、寻找新功能基因和开发获得新资源的重要新途径。目前宏基因组学已广泛应用于各个领域,并在医药、农业、能源开发、环境修复、生物技术、生物防御等方面有了较深入的研究。笔者对宏基因组学的主要技术方法及其应用研究进展进行了简要综述。     

Evaluation of a Thermophilic,Psychrostable, and Heavy Metal-Resistant Red Sea Brine Pool Esterase

Lipolytic enzymes catalyze the hydrolysis and synthesis of ester compounds. They are valuable in the pulp, food, and textile industries. This study aims to comprehensively evaluate the extreme properties of a hormone-sensitive lipase (EstATII-TM) isolated from the Red Sea Atlantis II brine pool. EstATII-TM was cloned, expressed, and its biochemical activities were assessed under different conditions. EstATII-TM catalytic properties and resistance to different metal ions were compared to commercial thermophilic esterases under different temperatures. Phylogenetically, EstATII-TM was assigned to the GDSAG motif subfamily of hormone-sensitive lipase. The optimal enzyme activity was evident at a temperature of 30 °C and pH 7–8. The enzyme retained 84.9% of its activity at 0.5 M NaCl. EstATII-TM maintained 93% to 97% activity at −40 and −20 °C, respectively. EstATII-TM activity was significantly enhanced, up to 10-fold, at temperatures ranging from 45 to 65 °C in the presence of 1 mM Cu²⁺, Cd²⁺, Ba²⁺, Mn²⁺, and Zn²⁺. EstATII-TM showed superior catalytic activity and resistance-to/enhancement-by metal ions compared to two commercial thermophilic esterases. The Red Sea Atlantis II brine EstATII-TM is characterized by tolerance to high temperatures, stability to hot and cold conditions, as well as toxic heavy metal contamination, making it an ideal candidate for industrial processes.     

宏基因组学在哺乳动物肠道微生物中的应用

哺乳动物的肠道内栖息着庞大复杂的微生物群体，其微生物群体与宿主的消化吸收、物质的营养代谢和免疫功能密切相关，是影响机体健康的重要因素之一。随着分子生物学技术在肠道微生物领域的应用，特别是新一代测序技术的快速发展，使得人们对复杂的肠道微生物的研究更加深入。基于宏基因组学技术不仅能够研究肠道微生物组的多样性、揭示消化道微生物对宿主生理代谢的影响，还能进一步深入挖掘新的功能基因，并揭示宿主基因与微生物组间的互作关系和共同进化。作者综述了宏基因组学技术在哺乳动物肠道微生物中的主要应用和存在的不足，并展望了其在肠道微生物研究中的广阔应用前景，从而加深人们对肠道微生物影响宿主肠道健康作用的认识。     

土壤宏基因组学研究方法与进展

土壤微生物驱动着土壤中的物质循环和养分转化。在土壤学的研究中,长期将土壤作为一个黑箱系统来对待,对其中的生物组成及其参与的生化过程知之甚少。土壤中绝大部分微生物目前尚难以分离培养,因此基于传统的培养方法对于认识土壤微生物群落组成和功能有其局限性。宏基因组学直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,或通过测序探究环境中微生物的群落结构和功能(序列驱动),或构建宏基因组文库,筛选新的基因或生物活性物质(功能驱动),克服了传统培养方法的缺陷,极大地丰富了对土壤微生物多样性及其功能的认知。本文在综述土壤宏基因组学研究基本流程的基础上,重点介绍了日益重要的第二代测序平台在土壤宏基因组学研究中的应用及其产生的海量数据的分析处理方法,并简要探讨了宏基因组学在土壤微生物生态学中的应用。最后,作者建议在国家层面上展开相关土壤宏基因组学研究,调查微生物群落及其变化,为生物资源开发、农业生产和环境保护作出应有的贡献。