海洋微生物的化学生态学效应及其机制

我们从海洋微生物中分离、筛选具有各种生态学效应的次生代谢产物,根据次生代谢产物的化学性状和生态学效应分门别类,从重要门类中挑选典型代表在分子生物学水平上进行系统地研究,揭示其作用机制。在原工作基础上,进一步完成了对8株抗海洋生物病原细菌和抗海洋污损生物幼虫附着的活性菌株中活性次生代谢产物的研究,共分离鉴定了100余个次生代谢产物,发现39个新化合物和20多个具有抗污损、抗菌、海虾幼虫致死活性的化合物;初步阐明了一个具有强抗藤壶幼虫附着的生物碱抗附着的作用机制;对16个活性菌株的发酵液粗提物和活性化合物进行了抗海洋污损生物附着的野外海上挂板实验,发现2个具有显著海上抗污损能力的活性物质。以S.oneidensis为模型菌株,深入研究微生物生态群落的形成机制及其调控。找到了细菌组装鞭毛丝的2个亚基的主要差异,并发现糖基化对鞭毛丝亚基的功能至关重要;明确了细菌对不同氧化还原环境的适应性来自呼吸调控系统的转换,并进一步研究了硝酸/亚硝酸呼吸途径的调控机制;深入研究了细菌响应青霉素类抗生素的分子机制,表明青霉素通过一条全新的信号通路调控β-内酰胺酶基因的表达。我们还对S.oneidensis MR-1是如何应答由H2O2引起的氧胁迫进行了研究,发现在这种细菌中,氧化应答机制和E.coli等一些研究过的菌株中有着明显的区别。     

拮抗黄瓜枯萎病原真菌放线菌的筛选

从南京师范大学仙林校区不同植被根际采集土壤样品,采用稀释平板法分离得到25株放线菌,以黄瓜枯萎病原真菌为指示菌,筛选出5株具有抑菌活性的菌株。将其中拮抗活性较强的2株菌进行发酵培养,同时采用滤纸片法复筛,得到拮抗活性较强的放线菌A5,初步鉴定为链霉菌属(Streptomyces.sp)。     

天然海鱼共附生细菌抗TMV增殖的活性筛选

从福建平潭潮间带周边海域采集7种海鱼,选择了6种分离培养基,获得海洋共附生细菌191株,通过叶碟法进行抑制烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）增殖的菌株活性筛选,其中36株海洋细菌抑制率大于60%,其浓度为1 mg/mL的粗提物抗TMV增殖的活性都能达到38%以上,抑制率超过60%有8株。     

天然海鱼共附生细菌抗TMV增殖的活性筛选

从福建平潭潮间带周边海域采集7种海鱼,选择了6种分离培养基,获得海洋共附生细菌191株,通过叶碟法进行抑制烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)增殖的菌株活性筛选,其中36株海洋细菌抑制率大于60%,其浓度为1 mg/mL的粗提物抗TMV增殖的活性都能达到38%以上,抑制率超过60%有8株。     

具抗菌活性海洋细菌的筛选与系统发育分析

以革兰氏阴性大肠杆菌(E.coliJM103)和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus CMCC26001)为指示菌,测定了87株渤海海洋细菌的抑菌能力,发现18株细菌能够不同程度地抑制指示菌的生长,其中菌株A49不仅能够同时抑制2种指示菌的生长,而且表现出了很强的抑菌能力,100μL发酵上清液产生的抑菌圈分别为20.7,19.0 mm.通过形态特征、生化特性和16S rDNA序列分析认为,该菌株属于芽孢杆菌属的一个新种,命名为Bacil-lus baohainese sp. nov.     

柳珊瑚共生细菌Bacillus subtilis发酵液化学成分研究

采用多种常规柱色谱和高效液相色谱分离技术,运用理化和波谱分析方法,对柳珊瑚共生细菌Bacillus subtilis的化学成分进行分离鉴定,并对分离得到的化合物进行抑菌活性测试和抗污损生物幼虫附着活性测试.结果分离得到7个环二肽类化合物,依次为环(S-脯氨酸-甘氨酸),环(S-脯氨酸-R-亮氨酸),环(4-羟基-脯氨酸...     

Screening of the antifungal strains of actinomycetes and the study on one of the active strains

以白色念珠菌为指示菌,采用平板琼脂块法进行初筛和发酵液纸片法进行复筛,得到抗真菌活性较强的放线菌8株,对其中一株活性放线菌菌株205-10经16S rDNA方法初步鉴定为阿南德氏链霉菌(Streptomyces anandii),并用不同的温度、pH及紫外线处理发酵液以了解其活性代谢产物的稳定性,用不同有机溶剂进行萃取实验了解其极性.结果表明其活性代谢产物在70℃以下抗真菌活性保持不变,在pH 6～8活性不变,但在紫外灯照射下活性稳定性较不理想,活性物质存在于正丁醇和水中,可知其极性较大.     

魔芋内生细菌抗软腐病菌株筛选

通过组织分离法从魔芋块茎中分离得到内生细菌,用牛津杯法皿内测试内生细菌对魔芋软腐病菌的拮抗作用,以筛选拮抗软腐病菌能力强的菌株。结果显示从魔芋块茎中分离得到35株内生细菌,35株内生细菌对魔芋软腐病菌均有不同程度的拮抗活性,不同菌株间拮抗活性存在显著差异。初筛中,对软腐病菌相对抑制率(RIR)达到50%以上的内生细菌有17株,100%的有11株。复筛中RIR为100%的内生细菌有8株,其中7株胞外产物的RIR超过了150%。     

863课题“深海微生物活性物质的挖掘及其利用技术”2013年度进展

2013年为863课题"深海微生物活性物质的挖掘及其利用技术"实施的第二年。该年度该课题进展顺利,完成了预期的研究计划。取得的研究进展主要分为以下5个方面:(1)在深海沉积环境样品中分离、纯化、保藏869株菌株,确定了729个菌株的系统进化地位,在深海海水样品中分离了海洋微生物237株,完成了其中168株的细菌测序工作;其中发现一个潜在的新属级类群。(2)对21株深海微生物进行次生代谢产物的分离和纯化,从中分离鉴定代谢产物186个,其中新结构化合物71个;其中1个对称的环四肽类新骨架化合物;发现具有较好药用活性的化合物25个;对Staurosporine的衍生物HDZ-115和Xanthocillin X进行深入的药理药效研究,确定为下一步成药性评价的先导化合物。(3)从深海来源微生物中发现对植物病原真菌具有良好抗性的脂肽类活性物质;筛选得到一系列抗污损活性的活性物质,其中1个单体化合物在海洋挂板实验中较好抗海洋污损生物活性,具有进一步开发价值。(4)完成了1株深海海洋放线菌SCSIO ZH66的全基因组扫描测序,克隆鉴定了Grincamycin,Lobophorin的生物合成基因簇,完成了Grincamycin,marinacarboline,lobophorin的生物合成途径。(5)从深海微生物中分离纯化两种具有重要经济价值的新蛋白酶,分离得到到新型高温α淀粉酶和生淀粉酶基因,成功实现异源表达,并对酶学性质进行了研究。     

海芒果可培养细菌的分离鉴定及其抑制海洋鱼类致病菌活性研究

【目的】研究红树植物海芒果Cerbera manghas L.及其根际土壤可培养细菌多样性及其代谢产物抑制鱼类致病菌的生物活性。【方法】采用纯培养法分离并基于16SrRNA基因序列的系统发育分析法对分离得到的细菌进行多样性研究,采用滤纸片法研究其抑制海洋鱼类致病菌的生物活性。【结果】从海芒果及其根际土壤中共分离得到15株可培养细菌,采用16SrRNA基因序列的系统发育分析后发现,这些菌分属于2个大的细菌发育类群:厚壁菌门(Firmicutes,占比为53%)和放线菌门(Actinobacteria,占比为47%),其中4株为芽孢杆菌属,6株为链霉菌属。活性研究发现,所有测试菌株对3种海洋鱼类致病弧菌均有一定的抑制作用,其中VT86(Kitasatospora paranensis),V139-2(Streptomyces luteireticuli),V140-2(Streptomyces jiujiangensis),VT19(Streptomyces orinoci),VT113(Streptomyces niveiscabiei)这5株菌的抑菌效果较好,以VT86(K.paranensis)抑菌活性最好。【结论】红树植物海芒果及其根际土壤中的细菌丰富多样,部分细菌具有抑制海洋鱼类致病菌生长的生物活性,具有开发成新型抑制鱼类致病菌药物的潜力。     

土木香内生细菌的分离鉴定及抑菌活性检测

利用组织分离法从用药植物土木香根、茎和叶中分离得到内生细菌32株.采用纸片法对菌株进行了抑菌活性研究,并运用生理生化与分子生物学方法进行种类鉴定.抑菌试验结果表明,10株内生菌发酵液对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌以及禽多杀性巴氏杆菌均有不同程度的抑菌活性.鉴定结果表明,菌株YIR-5,YIR-7,YIR-8,YIR-9为假单胞菌属菌种,菌株YIR-3,YIR-6为沙雷氏菌,菌株YIR-4,YIS-1,YIS-2分别为水生拉恩氏菌、薄壁芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌,而菌株YIL-3归属于芽孢杆菌属.土木香内生细菌组成丰富,莫海威芽孢杆菌（Bacillus mojavensis）YIS-1对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和禽多杀性巴氏杆菌的抑菌活性最强.     

泡桐内生枯草芽孢杆菌JDB-1草菌素的抑菌活性及其spaS基因的克隆

用硫酸铵沉淀法从泡桐内生枯草芽孢杆菌JDB-1发酵液中粗提枯草菌素,采用纸片扩散法和琼脂糖扩散法分别检测枯草菌素对细菌和真菌的抑菌活性,采用PCR从菌株JDB-1基因组DNA中扩增出枯草菌素基因spaS,并克隆到pMD18-T载体,测定spaS基因的核苷酸序列.结果表明硫酸铵粗提的枯草菌素对大肠杆菌K12、恶臭假单胞杆...     

海洋噬菌蛭弧菌对对虾病原菌及其他细菌的寄生作用

用宿主双层琼脂平板法，测定海洋噬菌蛭弧菌对２５株对虾病原菌和大肠杆菌、枯草杆菌、绿脓杆菌及金黄色葡萄球菌的寄生作用，结果表明噬菌蛭弧菌菌株不同寄生的范围不同，但所有供试寄主细菌都能被某些蛭弧菌寄生，形成清晰的噬斑．用相差显微镜和电镜观察蛭弧菌的形态及噬菌过程     

芽孢杆菌组合对海水养殖水体COD的降解效果

【目的】获得一种降解性能优于单菌株的菌株组合,更好地改善目前工业化密度养殖的水体水质。【方法】从刺参(Stichopus japonicus)养殖池塘分离降解效果良好的单菌株,根据菌株之间的拮抗效应,按照2株菌或3株菌进行组合,研究各组合菌株的降解效果。【结果】2株菌的组合第6天时COD含量的均值为422.57mg/L,标准差为63.85,3株菌的组合第6天时COD含量的均值为365.61mg/L,标准差为67.63,说明3株菌的组合整体降解效果比2株菌的组合好,且更容易获得降解效率高的组合,但并不是所有3株菌的组合降解效果都优于2株菌的组合。【结论】确定最优菌株组合为C14(菌株B2,菌株B6,菌株B11),COD降解率为64.29%。经鉴定,菌株B2为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),菌株B6为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium),菌株B11为嗜碱性芽孢杆菌(Bacillus alcalophilus),为今后的实践应用提供参考。     

10种蔬菜内生细菌的分离筛选

以抑制植物主要病害病原菌和内生防病相关酶活性为评价标准,从蔬菜作物体内分离筛选植物内生细菌资源。从苦瓜、丝瓜、空心菜、大豆等10种蔬菜体内分离到101株细菌,发现内生细菌在不同种类的蔬菜中出现的频率不同,其中丝瓜叶上的内生细菌数量最多,洋葱体内分离到的内生细菌数量最少。运用平板对峙法从中筛选出了对黄瓜枯萎病菌、番茄青枯病菌、水稻细条病菌、荔枝霜疫霉病菌等有较强拮抗作用的菌株,获得对以上4种病菌均有拮抗作用的内生细菌有41株,占总株数的40．6％。对101株细菌进行纤维素酶、蛋白酶和几丁质酶活性测定表明,同时具有3种酶活性的菌株有32株,占总菌数的31．7％。从中选出13株拮抗效果较好的内生细菌。经初步鉴定均属于芽孢杆菌属（Bacillus sp）。进一步对筛选获得的同时对以上4种病原菌均有拮抗作用,且具有纤维素酶、蛋白酶和几丁质酶活性的13号、14号、59号和82号菌株进行16SrDNA序列分析,表明4个菌株均为枯草芽孢杆菌（B．subtilis）或其近缘种。     

热带盐场域近海及潮间带沉积物可培养细菌遗传多样性

为了研究热带盐场域近海及潮间带沉积物可培养细菌遗传多样性,从海南莺歌海盐场域近海及潮间带沉积物中分离可培养细菌,通过16S rDNA序列比对,分析菌株遗传多样性.结果表明,9株分离自近海沉积物的细菌菌株均属于Bacil-lus;8株分离自潮间带沉积物细菌菌株分为5个属,分别为Acinetobacter、Massilia、Pseudomonas、Pantoea、Paenibacillus;系统发育树结果表明,分离自近海沉积物的菌株YGHWSB2、YGHWSB3、YGHWSB4、YGHWSB5、YGHWSB6、YGHWSB10、YGHWSB21与B.amyloliquefaciens聚为一支,而菌株YGHWSB13、YGHWSB30与B.altitudinis、B.aerophilus、B.stratosphericus、B.xiamenensis聚为一支;分离自潮间带沉积物的菌株聚类较分散,YGHISB1、YGHISB2、YGHISB3、YGHISB4与A.johnsonii聚类;而其他4株菌株YGHISB5、YGHISB6、YGHISB7、YGHISB8分别与4个属的菌株M.haematophila、P.psychrotolerans、P.eucrina、P.peoriae亲缘关系较近.这些结果展现了分离自潮间带沉积物可培养细菌存在丰富的遗传多样性.可见莺歌海近海沉积物中可培养细菌资源分类地位单一,而潮间带沉积物由于所处环境变化多样,可培养细菌资源多样性丰富.     

纤维素降解菌的分离及单菌株与菌群纤维素酶活性质

从实验室保存的5号菌群中，分离筛选出四株具有纤维素酶活力的细菌F1、F2、F3和F4．经形态学观察并进行16SrDNA序列分析，鉴定F1、F2、F3、F4分别是苏云金芽孢杆菌、生淀粉糖化酶产生菌、粪产碱菌和蜡样芽孢杆菌．通过分别测定四株细菌、5号菌群以及四株菌混合菌群的CMC酶活．进行比较分析，说明分离筛选单菌株，了解了菌群主要成分，同时有利于克服5号菌群活性不稳定，无法保存等缺点．混合单菌株形成新的菌群，利于后续对菌群内部各组分之间相互作用的研究．     

广西北部湾局部海域海洋沉积物细菌多样性及生物活性评估

为有效探究海洋新型天然微生物资源,本研究以广西北部湾局部海域海洋沉积物样品为研究对象,采用高通量测序技术和纯培养分离方法分析海洋沉积物样品中细菌群落组成及多样性,利用双层琼脂扩散法检测纯培养菌株的抗菌活性,通过PCR扩增法筛选基因组中含有7种功能基因的阳性菌株。高通量测序结果显示：海洋沉积物中检测到1407个操作分类单元（Operational Taxonomic Units,OTUs）;在门水平上,变形菌门（Proteobacteria）的物种丰度最高,其次是厚壁菌门（Firmicutes）和酸杆菌门（Acidobacteria）。纯培养分离纯化鉴定出278株菌,分布在3门5纲16目24科31属,其中YIM 150853为1个潜在新分离单元。生物活性评估实验表明,76.34%的纯培养菌株至少对1种指示菌有抑制作用,其中链霉菌YIM 150601、YIM 150634抑菌谱广、抑菌活性强,放线菌的功能基因检出率高于非放线菌。广西北部湾局部海域海洋沉积物中蕴藏着丰富的细菌资源,纯培养菌株具有抗菌及合成生物活性产物的潜力,是开发新型天然产物的新菌源。     

仁扇舟蛾幼虫肠道可培养细菌群落结构分析

【目的】了解仁扇舟蛾(Clostera restitura)肠道共生细菌的主要类群及其群落结构特征,明确仁扇舟蛾幼虫前、中和后肠可培养细菌的种类及群落结构组成,为进一步研究特异功能细菌的生理生化特征和功能提供基础。【方法】选取仁扇舟蛾5龄幼虫进行肠道解剖,分离前、中和后肠不同肠段,研磨稀释10^-1~10^-6,分别涂布于NA和LB固体培养基上,每个处理重复3次,28 ℃培养72 h。后对前、中和后肠可培养细菌进行分离纯化培养,提取细菌基因组DNA,利用 16S rDNA 基因序列分析和PCR扩增技术,获得细菌基因组序列,后与NCBI GenBank数据库进行Blast同源性比对,参考序列相似度98%以上近缘序列的物种信息,结合菌落形态特征和生理生化特性鉴定细菌种类,利用MEGA 7.0软件,采用邻接法(Neighbor-Joining)构建系统进化树。【结果】从仁扇舟蛾5龄幼虫的前、中和后肠中共分离获得22株可培养细菌,分属于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),共13个属,22个种。其中:假单胞菌属(Pseudomonas)4株,罗尔斯通菌属(Ralstonia)3株,芽孢杆菌属(Bacillus)3株,嗜麦芽寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)2株,气球菌属(Aerococcus)2株,其余微小杆菌属(Exiguobacterium)、微球菌属(Micrococcus)、短小杆菌属(Curtobacterium)、伯克氏菌属(Burkholderia)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、节杆菌属(Arthrobacter)、短状杆菌属(Brachybacterium)和两面神菌属(Janibacter)各1株。细菌的种类存在差异,前、中和后肠不同肠段的细菌种类分别为5、10和7种。3个肠段共有的细菌种类是皮氏罗尔斯菌(Ralstonia pickettii)和斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。【结论】仁扇舟蛾5龄幼虫肠道的可培养细菌种类较为丰富,其中以变形菌门和厚壁菌门为优势菌群。不同肠段中可培养细菌的多样性和群落结构存在差异,其中以中肠可培养细菌种类较为丰富。此次从仁扇舟蛾肠道中分离到与单宁降解相关的细菌,分析表明仁扇舟蛾肠道菌群与宿主的取食习性有关,肠道细菌可能在克服植物次生代谢物质的化学防御上发挥作用。     

白虎头红树林区海泥可培养细菌分离鉴定及其活性研究

【目的】研究北海白虎头红树林区海泥可培养细菌多样性及其代谢产物的生物活性。【方法】采用纯培养法和分子生物学方法对样品中细菌多样性进行研究,利用滤纸片法和卤虫致死法测试其生物活性。【结果】从海泥中分离获得相关可培养细菌17株,选取9个代表性菌株采用16SrRNA基因序列的系统发育分析后发现,其中5株菌属于Firmicutes门,其余4株菌为Proteobacteria门。5株细菌的代谢产物有较好的抑菌活性,2株菌的代谢产物对卤虫致死活性明显,其中1株菌兼具两种活性。【结论】北海白虎头红树林区海泥中的细菌多样性较为丰富,并且部分细菌具有一定的生物活性。