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数据驱动的公共卫生安全

科学通报 2024年第9期69卷 1156-1163页

作者：李翠萍吴林寰舒畅鲍一明马俊才宋述慧中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心) 国家基因组科学数据中心北京100101 中国科学院微生物研究所国家微生物科学数据中心北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心) 基因组科学与信息重点实验室北京100101 中国科学院微生物研究所微生物资源与大数据中心北京100101 中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室北京100101

在现代社会中,数据已成为重要的生产要素和国家基础性战略资源,是维护国家生物安全与社会稳定的利器[1].正确处理和利用数据,有助于我们及时、快速、有效地发现和解决问题,进一步维护社会的和谐稳定发展.在公共卫生安全领域,公共卫生安... 详细信息

在现代社会中,数据已成为重要的生产要素和国家基础性战略资源,是维护国家生物安全与社会稳定的利器[1].正确处理和利用数据,有助于我们及时、快速、有效地发现和解决问题,进一步维护社会的和谐稳定发展.在公共卫生安全领域,公共卫生安全事件成为21世纪人类生存面临的非传统安全威胁之一,特别是新发再发传染病对全球公共卫生和社会经济安全构成严重威胁[2,3].

关键词：公共卫生安全数据驱动非传统安全威胁全球公共卫生和谐稳定发展传染病 21世纪基础性

鄱阳湖表层沉积物中全氟化合物的空间分布及其影响因素的地理探测器分析

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环境科学学报 2024年第2期44卷 214-226页

作者：李明琦万难难刘帅王启宇张淼刘煜江西省科学院微生物研究所南昌330096

鄱阳湖是我国最大的淡水湖,为探究其水环境中新污染物的空间分布及影响因素,对鄱阳湖表层沉积物中的35种典型和新兴全氟化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)进行了检测分析.通过空间插值方法得到了鄱阳湖表层沉积物中PFAS... 详细信息

鄱阳湖是我国最大的淡水湖,为探究其水环境中新污染物的空间分布及影响因素,对鄱阳湖表层沉积物中的35种典型和新兴全氟化合物(per-and polyfluoroalkyl substances,PFASs)进行了检测分析.通过空间插值方法得到了鄱阳湖表层沉积物中PFASs的空间分布.总体来看,鄱阳湖西北部的PFASs含量较高,中部和北部靠近湖口地区含量较低.为探析表层沉积物中PFASs空间分布的驱动力,以年降水量、年均温、海拔等9种因子为自变量,使用地理探测器对鄱阳湖表层沉积物中PFASs空间分布的影响因素进行了分析.因子探测器的结果表明,有机碳含量、年均温和年降水量是影响各类PFASs空间分布格局的主要驱动因子;而交互探测器的结果显示,年降水量、有机碳含量与其他因子的交互作用对各类PFASs空间分布格局的解释力较大.同时,对鄱阳湖表层沉积物中典型PFASs的生态风险分析发现,表层沉积物中PFOS和PFOA的含量均处于较小风险水平.本研究可为鄱阳湖新污染物治理提供基础数据和理论依据.

关键词：全氟化合物鄱阳湖表层沉积物空间格局地理探测器生态风险评价

共表达分子伴侣蛋白提高III型普鲁兰水解酶在短小芽孢杆菌中的分泌表达及发酵优化

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食品工业科技 2024年第10期45卷 149-157页

作者：曾静郭建军王通袁林江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

本研究旨在通过共表达分子伴侣蛋白以及优化发酵条件来提高III型普鲁兰水解酶(TK-PUL)在短小芽孢杆菌中的分泌表达水平。通过构建共表达TK-PUL和分子伴侣蛋白的多种重组短小芽孢杆菌,并以胞外酶活为指标对其进行筛选,确定最有利于TK-PU... 详细信息

本研究旨在通过共表达分子伴侣蛋白以及优化发酵条件来提高III型普鲁兰水解酶(TK-PUL)在短小芽孢杆菌中的分泌表达水平。通过构建共表达TK-PUL和分子伴侣蛋白的多种重组短小芽孢杆菌,并以胞外酶活为指标对其进行筛选,确定最有利于TK-PUL分泌表达的分子伴侣蛋白及对应的重组短小芽孢杆菌。在此基础上采用单因素实验和响应面法优化重组短小芽孢杆菌的发酵条件。结果表明,共表达分子伴侣蛋白PrsA^(Ba)的重组短小芽孢杆菌的胞外酶活达到98.79 U/mL,提高了0.31倍。该重组短小芽孢杆菌的最佳培养基包括19.65 g/L葡萄糖、21.46 g/L酵母提取物、12.01 g/L MgCl_(2)·6H_(2)O、9.02 g/L脯氨酸、0.01 g/L FeSO4·7H_(2)O、0.01 g/L MnSO4·4H_(2)O、0.001 g/L ZnSO4·7H_(2)O。在发酵温度为35℃、起始发酵pH为7.0的条件下,该重组短小芽孢杆菌于最佳培养基中培养66 h时,其胞外酶活达到192.68 U/mL,提高了1.56倍。本研究通过共表达分子伴侣蛋白和发酵优化实现了TK-PUL在短小芽孢杆菌的高效分泌表达,为TK-PUL的应用提供了基础。

关键词： III型普鲁兰水解酶短小芽孢杆菌胞外分子伴侣蛋白发酵优化分泌表达

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高光纯D-乳酸生产菌株假肠膜明串珠菌HL64-1的分离鉴定及其发酵特性

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食品工业科技 2024年第11期45卷 133-141页

作者：黄筱萍王通李鹏刘兰江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

从自然界中筛选分离产酸菌是获得高光学纯度乳酸生产菌株有效的途径之一。从腐烂果实中分离获得一株产高光学纯度D-乳酸菌株HL64-1,经形态学、16S rDNA序列分析、序列相似性Blast比对分析鉴定为假肠膜明串珠菌(Leuconostoc pseudomesent... 详细信息

从自然界中筛选分离产酸菌是获得高光学纯度乳酸生产菌株有效的途径之一。从腐烂果实中分离获得一株产高光学纯度D-乳酸菌株HL64-1,经形态学、16S rDNA序列分析、序列相似性Blast比对分析鉴定为假肠膜明串珠菌(Leuconostoc pseudomesenteroides)。在基础发酵培养基中摇瓶发酵24 h,产D-乳酸的量达到62.18 g/L,产酸速率达2.59 g/(L·h),光学纯度达99.90%(ee);在5 L发酵罐中放大培养,通过补加碳源,发酵72 h,D-乳酸产量达到78.74 g/L,平均产酸速率达1.09 g/(L·h)。该菌株可以有效利用农业副产物花生饼粉和棉籽粉作为替代氮源以降低发酵原料成本。该菌还可利用木糖产生D-乳酸,且葡萄糖能显著提高木糖的利用效率,极具工业应用前景。

关键词： D-乳酸生产菌分离高光学纯度发酵木糖

嗜热酸性Ⅲ型普鲁兰水解酶协同压热制备莲子抗性淀粉的工艺优化及其功能特性研究

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食品工业科技 2024年第11期45卷 195-204页

作者：郭建军曾静王通袁林江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

本研究以莲子淀粉为原料,采用嗜热酸性Ⅲ型普鲁兰水解酶(TK-PUL)与压热联合制备RS3型抗性淀粉(EHP-LRS3)。通过单因素实验和响应面试验对TK-PUL与压热联合制备EHP-LRS3的工艺参数进行了优化,采用扫描电子显微镜和X-射线衍射对EHP-LRS3... 详细信息

本研究以莲子淀粉为原料,采用嗜热酸性Ⅲ型普鲁兰水解酶(TK-PUL)与压热联合制备RS3型抗性淀粉(EHP-LRS3)。通过单因素实验和响应面试验对TK-PUL与压热联合制备EHP-LRS3的工艺参数进行了优化,采用扫描电子显微镜和X-射线衍射对EHP-LRS3的形貌、晶体结构进行了观察与分析,并考察了EHP-LRS3对长双歧杆菌的促增殖能力。结果表明,在TK-PUL酶解温度为80℃时制备EHP-LRS3的最佳工艺为:向质量分数为35.32%的莲子淀粉乳(pH5.00)中添加25.00 U/g(莲子淀粉)的TK-PUL,将混合物于80℃处理12.70 h,再将其依次于121℃压热处理10 min、4℃回生处理24 h。在最佳工艺条件下,EHP-LRS3的得率为58.46%。扫描电镜分析显示EHP-LRS3呈不规则的沟壑状结构。X-射线衍射分析表明EHP-LRS3的晶体结构呈现出不同于莲子淀粉A型晶体结构的B型晶体结构。EHP-LRS3对长双歧杆菌的促增殖能力优于压热法制备的RS3型抗性淀粉(HP-LRS3)。本研究采用TK-PUL与压热联合制备得到高得率的RS3型抗性淀粉(EHP-LRS3),并验证了EHP-LRS3对长双歧杆菌的促增殖能力,为莲子淀粉的高值化利用提供了理论依据。

关键词：莲子淀粉 RS3 型抗性淀粉 Ⅲ型普鲁兰水解酶工艺优化结构特性长双歧杆菌

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丙酸的合成生物制造

生物工程学报 2024年第8期 2678-2694页

作者：郑棚闫更轩王丽敏张云志陶勇于波中国科学院微生物研究所微生物生理与代谢工程研究室黑龙江省科学院微生物研究所

丙酸是一种重要的C3平台化合物，在食品、药品和化工等领域应用广泛。以石油等化工产品为原料通过化学途径合成，环境污染严重且不可持续。近些年，利用微生物转化可再生资源生产丙酸受到了广泛关注。本文聚焦丙酸生物制造技术，首先综... 详细信息

丙酸是一种重要的C3平台化合物，在食品、药品和化工等领域应用广泛。以石油等化工产品为原料通过化学途径合成，环境污染严重且不可持续。近些年，利用微生物转化可再生资源生产丙酸受到了广泛关注。本文聚焦丙酸生物制造技术，首先综述了传统丙酸杆菌代谢工程改造和在大肠杆菌及酿酒酵母等异源宿主中重构丙酸合成途径的研究；其次重点讨论了基于合成生物学技术，通过对恶臭假单胞菌KT2440的途径设计和改造，实现其利用L-苏氨酸或生物基1,2-丙二醇为原料的高效生物催化合成高纯度丙酸的最新进展。

关键词：丙酸代谢工程 L-苏氨酸生物制造

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凝结芽孢杆菌磷酸盐响应启动子的研究

微生物学报 2024年第5期64卷 1538-1549页

作者：祁肖肖王丽敏于波中国科学院微生物研究所微生物生理与代谢工程研究室北京100101 中国科学院大学北京100049

耐热凝结芽孢杆菌因其对营养要求简单、发酵产物浓度高以及耐高温等特点,已成为乳酸发酵的主要菌种。在前期的研究中,我们发现磷酸盐可以激活凝结芽孢杆菌L-乳酸脱氢酶基因的转录,从而提高乳酸产量。然而,磷酸盐如何激活乳酸脱氢酶的基... 详细信息

耐热凝结芽孢杆菌因其对营养要求简单、发酵产物浓度高以及耐高温等特点,已成为乳酸发酵的主要菌种。在前期的研究中,我们发现磷酸盐可以激活凝结芽孢杆菌L-乳酸脱氢酶基因的转录,从而提高乳酸产量。然而,磷酸盐如何激活乳酸脱氢酶的基因表达,目前还不清楚,也未有类似的研究报道。【目的】对凝结芽孢杆菌响应磷酸盐的调控机制进行研究。【方法】通过RT-PCR分析磷酸盐添加时凝结芽孢杆菌乳酸脱氢酶转录水平变化,确定响应磷酸盐的关键元件区域,进一步通过分子生物学手段,分析凝结芽孢杆菌响应磷酸盐的关键基因片段。【结果】确定了响应磷酸盐的关键元件位于乳酸脱氢酶基因上游启动子区,解析了响应磷酸盐的L-乳酸脱氢酶启动子核心区,利用该启动子及核心区能够有效驱动外源D-乳酸脱氢酶基因的表达,实现在凝结芽孢杆菌中D-乳酸的合成。【结论】本研究有望获得一种新的响应磷酸盐的调控元件,为提高其他生物化学品的合成效率改造提供参考。

关键词：凝结芽孢杆菌磷酸盐响应启动子乳酸脱氢酶

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肺炎链球菌荚膜多糖结构与合成的研究进展

微生物学报 2024年

作者：赵文旭杨帆黄蕾董文博杨静华中国科学院微生物研究所

肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)是一种能够引发人类严重疾病的病原体。其中，包裹着细菌的荚膜多糖(capsular polysaccharide， CPS)是关键的致病因子和重要抗原，已被制成多糖疫苗和多糖结合疫苗，在抗细菌感染中发挥了巨大作... 详细信息

肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)是一种能够引发人类严重疾病的病原体。其中，包裹着细菌的荚膜多糖(capsular polysaccharide， CPS)是关键的致病因子和重要抗原，已被制成多糖疫苗和多糖结合疫苗，在抗细菌感染中发挥了巨大作用。荚膜多糖由寡糖单位重复聚合而成，每个寡糖单位通常含有2-8个单糖残基，其结构复杂，具有不同的抗原表位。荚膜多糖也是细菌分型的依据，目前已发现肺炎链球菌有107种血清型，每种血清型都有特定的荚膜多糖结构、分子基础和不同的血清学反应。这种荚膜多糖结构的多样性和不断变化是肺炎链球菌难以被根除的主要原因。本文总结了至今已知的95个肺炎链球菌荚膜多糖的化学结构，探讨了荚膜多糖的遗传基础、合成机制和纯化方法，旨在提高对荚膜多糖结构的全面认知，为深入研究荚膜多糖的功能和进化机制以及多糖疫苗的制备提供参考。

关键词：肺炎链球菌荚膜多糖结构合成机制纯化方法

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高光学纯度乳酸菌株的筛选及发酵性能研究

食品与发酵工业 2024年第7期50卷 24-31页

作者：刘兰李鹏王通黄筱萍江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

从不同地区的土壤、泡菜中分离筛选出了2株高光学纯度D-乳酸菌株和2株高光学纯度L-乳酸菌株。通过形态学观察、生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,确定L-乳酸产生菌HA7-5菌株为屎肠球菌(Enterococcus faecium),HJ57菌株为格氏乳球菌(Lacto... 详细信息

从不同地区的土壤、泡菜中分离筛选出了2株高光学纯度D-乳酸菌株和2株高光学纯度L-乳酸菌株。通过形态学观察、生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,确定L-乳酸产生菌HA7-5菌株为屎肠球菌(Enterococcus faecium),HJ57菌株为格氏乳球菌(Lactococcus garvieae);D-乳酸产生菌HB49-2菌株为德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii),HL64-1菌株为假肠膜明串株菌(Leuconostoc pseudomesenteroides)。经摇瓶发酵产酸培养,菌株HA7-5和HJ57发酵产L-乳酸分别达71.83 g/L和31.89 g/L;菌株HB49-2和HL64-1发酵产D-乳酸分别达73.14 g/L和62.04 g/L,且菌株HL64-1发酵周期仅为24 h,产酸速率快,平均产酸速率为2.58 g/(L·h)。D体和L体光学纯度均达99.8%(ee)以上。以上菌株均为产高光学纯度L-或D-乳酸野生型菌株,可作为后期诱变育种的出发菌株,进行菌株改良及发酵性能提升的研究。

关键词：乳酸菌分离鉴定高光学纯度乳酸发酵