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肠膜明串珠菌葡聚糖蔗糖酶的生物信息学分析

黑龙江大学自然科学学报 2024年

作者：虞宁馨于连升齐心彤葛菁萍杜仁鹏河北环境工程学院河北省农业生态安全重点实验室黑龙江大学生命科学学院/农业微生物技术教育部工程研究中心/黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室/黑龙江省普通高校微生物重点实验室

葡聚糖蔗糖酶是一种糖苷转移酶(Glucosyltransferase,GTF),可以催化蔗糖合成胞外多糖(Exopolysaccharides,EPS)。由于葡聚糖蔗糖酶来源和催化中心的氨基酸序列不同,所以其合成的EPS的结构和性质存在差异。解析GTF的结构和催化机制是探究... 详细信息

葡聚糖蔗糖酶是一种糖苷转移酶(Glucosyltransferase,GTF),可以催化蔗糖合成胞外多糖(Exopolysaccharides,EPS)。由于葡聚糖蔗糖酶来源和催化中心的氨基酸序列不同,所以其合成的EPS的结构和性质存在差异。解析GTF的结构和催化机制是探究EPS生物合成和构效关系的关键。本研究利用生物信息学方法对肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides,***) GtfA蛋白序列进行结构和性质分析。结果表明,GtfA属于GH70家族,是一种位于细胞外的亲水蛋白,存在跨膜区,含有19个开放阅读框和7个保守区域,与*** CBA3607 Gtf相似性为100%。该蛋白具有一般葡聚糖蔗糖酶的“桶”状结构,其活性口袋能够与蔗糖紧密结合,催化蔗糖合成EPS。本研究结果可为后期探究葡聚糖蔗糖酶的结构和功能提供参考和依据。

关键词：肠膜明串珠菌葡聚糖蔗糖酶生物信息结构预测分子对接

外源添加VB_(12)对肺炎克雷伯氏菌代谢3-羟基丙酸的影响

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中国农学通报 2024年第12期40卷 85-93页

作者：敖国旭田甜葛菁萍平文祥黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省普通高校分子生物学重点实验室哈尔滨150080 河北环境工程学院河北省农业生态安全重点实验室河北秦皇岛066102

为了探究外源添加维生素B12(Vitamin B12,VB_(12))对Klebsiella pneumoniae HD79和*** HD79-T利用甘油还原途径生产3-羟基丙酸(3-hydroxypropionic acid,3-HP)的影响以及摸索VB_(12)对*** HD79和*** HD79-T的阈值上限,将不同浓度(0.01、0.02、0.03、0.04、0.05 g/L)的VB_(12)添加到*** HD79及*** HD79-T的发酵培养基中,利用HPLC检测其底物消耗及产物产生情况、qRT-PCR检测还原途径相关基因的mRNA表达情况以及酶联免疫试剂盒检测代谢相关酶活性。结果表明,VB_(12)对*** HD79和*** HD79-T的阈值为0.01 g/L和0.03 g/L。与未添加VB_(12)相比,菌株*** HD79和*** HD79-T的3-HP产量分别提高了24.39%,8.86%;醛脱氢酶基因puuC表达量分别提高了2.49倍和1.68倍;ALDH、GDHt和PDOR的酶活力分别提高了50.24%、40.36%和18.29%,及30.49%、37.84%和13.56%。说明通过外源添加辅酶因子VB_(12)对肺炎克雷伯氏菌高产3-HP是可行策略。

关键词：维生素B_(12) 肺炎克雷伯氏菌 3-羟基丙酸醛脱氢酶基因puuC 甘油脱水酶

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聚乙烯(PE)生物降解的研究进展

中国农学通报 2024年第21期40卷 69-77页

作者：石悦琪叶广彬孙珊珊葛菁萍黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室哈尔滨150080 右江民族医学院生命科学研究院广西百色533000

聚乙烯(Polyethylene,PE)作为全世界使用量最多的塑料之一,因其耐磨性、高分子量和抗损坏特性而在自然环境中持久存在。PE的破裂形成微塑料(Microplastics,MPs),这些微塑料已大量积累并对生态系统构成威胁。目前,已有研究表明PE能够被... 详细信息

聚乙烯(Polyethylene,PE)作为全世界使用量最多的塑料之一,因其耐磨性、高分子量和抗损坏特性而在自然环境中持久存在。PE的破裂形成微塑料(Microplastics,MPs),这些微塑料已大量积累并对生态系统构成威胁。目前,已有研究表明PE能够被部分降解,但在寻找能够完全降解PE的微生物或酶,以及构建更完整的PE生物降解途径方面仍需深入研究。本文通过综述PE的分类、回收技术、表征方法、以及降解PE的微生物和酶的种类,探讨了生物降解的途径及其影响因素,并对未来研究方向从理论和应用两方面提出了建议,为继续探索其降解机制提供理论依据。

关键词：聚乙烯微塑料表征方法微生物酶生物降解聚乙烯降解菌降解途径

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微生物胞外多糖在环境中的应用

中国农学通报 2024年第9期40卷 66-74页

作者：杨义赵守祺葛菁萍宋刚杜仁鹏黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室哈尔滨150080 河北环境工程学院河北省农业生态安全重点实验室河北秦皇岛066102

微生物胞外多糖具有可再生、可生物降解、吸附性强、抗炎、抗氧化和抗病毒等重要特性,在食品、医药、化妆品和环境保护等领域具有多种用途。先前的研究主要集中在微生物胞外多糖的分离纯化及结构研究,有关微生物胞外多糖结构和功能的关... 详细信息

微生物胞外多糖具有可再生、可生物降解、吸附性强、抗炎、抗氧化和抗病毒等重要特性,在食品、医药、化妆品和环境保护等领域具有多种用途。先前的研究主要集中在微生物胞外多糖的分离纯化及结构研究,有关微生物胞外多糖结构和功能的关系,以及胞外多糖在环境保护上的报道较少。为了阐明微生物胞外多糖构效关系,拓展其应用范围,综述了微生物胞外多糖的单糖组成、分子量、官能团、糖苷键、表面形态对其功能的影响,并归纳了微生物胞外多糖在污水处理、土壤修复、抗生素消除等环境保护领域的潜在应用。由于微生物胞外多糖产量和生物活性较低,限制其广泛的工业化应用,通过基因工程技术、结构修饰和优化发酵条件等手段有望提高微生物胞外多糖的产量,促进其在环境保护中的开发和应用。

关键词：微生物胞外多糖构效关系生物修复环境保护应用

放线菌4-1的鉴定及其发酵液抑菌作用和稳定性探究

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中国农学通报 2024年第9期40卷 117-123页

作者：郭宇豪刘绍波葛菁萍平文祥黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省普通高校分子生物学重点实验室哈尔滨150080 河北环境工程学院河北省农业生态安全重点实验室河北秦皇岛066102

旨在挖掘盐碱地菌种资源并对其抑菌功能进行检测。以自行分离的放线菌4-1为候选菌株,利用形态学、生理生化以及分子生物学手段对其种属地位进行综合鉴定;采用琼脂扩散法和菌丝生长速率抑制法对其发酵液抑菌活性和稳定性进行评价。结果表... 详细信息

旨在挖掘盐碱地菌种资源并对其抑菌功能进行检测。以自行分离的放线菌4-1为候选菌株,利用形态学、生理生化以及分子生物学手段对其种属地位进行综合鉴定;采用琼脂扩散法和菌丝生长速率抑制法对其发酵液抑菌活性和稳定性进行评价。结果表明,菌株4-1与紫赤链霉菌(Streptomyces puniceus)最为相似,同源性高达99.93%,建立的系统发育树中二者亲缘关系最为相近;菌株4-1发酵液的抑菌谱比较广泛,对病原性细菌(6株)和病原性真菌(5株)都具有一定的抑制效果;酸碱、热、紫外线对发酵液稳定性影响较小,但当温度高于90℃或pH<4时,发酵液抑菌活性下降。该菌种资源的获得及功能评价,为进一步扩大根际促生细菌种类及应用奠定了菌种基础。

关键词：放线菌紫赤链霉菌菌株鉴定抑菌作用稳定性

自杀质粒同源重组介导阴沟肠杆菌adh基因缺失突变体构建及其生物学特性

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中国农学通报 2024年第18期40卷 96-104页

作者：谢乐乐何平唐小越葛菁萍凌宏志黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室哈尔滨150080

本研究旨在探究敲除阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)代谢通路上乙醇脱氢酶基因对乙偶姻代谢合成的影响,进一步提高乙偶姻产量。实验基于*** SDM中的乙醇脱氢酶adh基因序列设计特异性引物,并构建adh基因自杀质粒pKR6K-∆adh。利用热激... 详细信息

本研究旨在探究敲除阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)代谢通路上乙醇脱氢酶基因对乙偶姻代谢合成的影响,进一步提高乙偶姻产量。实验基于*** SDM中的乙醇脱氢酶adh基因序列设计特异性引物,并构建adh基因自杀质粒pKR6K-∆adh。利用热激法将自杀质粒转入***∆budCldh,成功得到多基因缺失菌株***∆budC-ldh-adh,并进行发酵性能测试。研究结果显示,与出发菌株相比,新构建的重组菌株在敲除了负责乙醇合成的关键酶乙醇脱氢酶adh基因后,其乙偶姻的生产强度提高了20.6%,产量提高了22.6%,同时乙醇产量提高了92.8%。此外,由于通过基因改造阻断了多条分支代谢路径,流向丁二酸代谢路径的碳通量明显变多,丁二酸产量提高101.3%。本研究成果不仅为构建高效乙偶姻生产菌株提供了有价值的参考,也为乙偶姻的大规模工业生产奠定了基础。

关键词：乙偶姻乙醇脱氢酶同源重组阴沟肠杆菌基因缺失基因敲除代谢工程

植物乳杆菌HDL-03胞外多糖合成条件的优化研究

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中国农学通报 2024年第11期40卷 14-21页

作者：周渤森曹慧莹齐心彤于连升杨义葛菁萍宋刚杜仁鹏黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室哈尔滨150080 河北环境工程学院河北省农业生态安全重点实验室河北秦皇岛066102

为提高乳酸菌胞外多糖(EPS)产量,促进其开发及应用,本研究以植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)HDL-03为出发菌株,通过单因素试验优化菌株产EPS的发酵条件,提高EPS产量。结果表明,*** HDL-03的最佳产EPS发酵条件为:蔗糖70 g/L... 详细信息

为提高乳酸菌胞外多糖(EPS)产量,促进其开发及应用,本研究以植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)HDL-03为出发菌株,通过单因素试验优化菌株产EPS的发酵条件,提高EPS产量。结果表明,*** HDL-03的最佳产EPS发酵条件为:蔗糖70 g/L、蛋白胨6 g/L、牛肉膏8 g/L、酵母浸粉7 g/L、乙酸钠1 g/L、硫酸镁0.3 g/L、磷酸氢二钾1 g/L、柠檬酸铵3 g/L、初始pH 6.5、培养温度30℃、摇床转速120 r/min、接种量3%,优化后*** HDL-03的EPS终产量为80.0 g/L,相比于优化前的EPS产量提高了2.3倍。本研究提高了乳酸菌EPS的产量,有助于其分离纯化及工业化生产。

关键词：植物乳杆菌胞外多糖单因素发酵条件优化

厌氧消化技术在处理有机废弃物方面的应用现状

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中国农学通报 2024年第20期40卷 84-91页

作者：王兆轩敖国旭葛菁萍孙珊珊凌宏志黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室哈尔滨150080

本研究聚焦于评估厌氧消化技术在处理有机废弃物、转化为再生能源和有机肥料方面的应用,并探讨了其对环境影响的减缓作用。采用文献综述方法,深入分析了温度、碳氮比、有机负荷率、挥发性脂肪酸、水力停留时间和pH等因素如何影响厌氧消... 详细信息

本研究聚焦于评估厌氧消化技术在处理有机废弃物、转化为再生能源和有机肥料方面的应用,并探讨了其对环境影响的减缓作用。采用文献综述方法,深入分析了温度、碳氮比、有机负荷率、挥发性脂肪酸、水力停留时间和pH等因素如何影响厌氧消化过程的效率与稳定性。研究表明,这些参数对促进微生物活动、加快有机物分解以及维持系统稳定运行均具有显著影响。通过对玉米秸秆、畜禽粪便和厨余垃圾等典型有机废弃物的案例分析,验证了厌氧消化技术的有效性,并详细阐述了该过程中关键微生物群落的结构和功能,包括细菌和古菌在不同阶段如水解、酸化、乙酸化和产甲烷中的作用机制。此外,文章还讨论了有毒物质生成问题及其管理策略。最终,文章建议通过提升厌氧消化效率、开发新型反应器技术以及加强微生物种群研究,将有助于使厌氧消化技术在未来实现更高效、稳定且广泛的运用。

关键词：厌氧消化有机废弃物资源循环利用环境污染微生物群落有毒物质管理温度碳氮比有机负荷率挥发性脂肪酸水力停留时间 pH

环二鸟苷酸调控细菌胞外多糖生物合成的研究进展

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食品工业科技 2023年第9期44卷 422-430页

作者：于连升葛菁萍平文祥杜仁鹏黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室黑龙江哈尔滨150080 河北环境工程学院河北省农业生态安全重点实验室河北秦皇岛066102

细菌胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)是细菌生长代谢过程中自身合成并分泌到细胞壁外的一种次级代谢产物,可以调节细胞对不同基质的初始附着,保护细胞抗环境胁迫和脱水。作为潜在的益生元,EPS具有安全,无毒和特殊的理化性质,广泛应用... 详细信息

细菌胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)是细菌生长代谢过程中自身合成并分泌到细胞壁外的一种次级代谢产物,可以调节细胞对不同基质的初始附着,保护细胞抗环境胁迫和脱水。作为潜在的益生元,EPS具有安全,无毒和特殊的理化性质,广泛应用在食品、医药、生物和工业等领域。然而,细菌代谢系统复杂,EPS的生物合成机制仍未得到全面解析。环二鸟苷酸(Cyclic diguanylate,c-di-GMP)作为一类重要的第二信使,在细菌的生物被膜形成、运动性、黏附、毒力以及EPS合成等众多生理活动上发挥重要的调控作用。c-di-GMP转录调控机制的解析,为探明细菌EPS的生物合成机理提供了全新的思路。本文详细总结了c-di-GMP的特性及合成降解途径,重点综述c-di-GMP在介导细菌EPS生物合成过程中的调控机理。本篇综述为揭示细菌EPS生物合成机理和构效关系的研究提供理论基础。

关键词：细菌胞外多糖生物合成环二鸟苷酸

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