鱼类细菌性病害对发展鱼类养殖业构成了严重的威胁, 而抗生素的滥用和病原菌耐药性的出现对鱼类养殖产量、水产品质量和养殖环境造成了严重的影响。为了推动鱼类健康养殖产业的发展, 亟待创新研究鱼类病害的绿色防控技术。噬菌体作为一种天然、无残留的细菌杀手, 具有特异性强、裂解效率高等特点, 利用噬菌体治疗鱼类细菌性病害将是一种重要的技术途径。本文综述了噬菌体的重要资源挖掘、鱼类细菌性病害防控中的作用机制及其应用前景, 并提出了在鱼类健康养殖领域加快研究噬菌体治疗技术的措施, 对鱼类的健康养殖具有重要意义。

鱼体中的肠道微生物菌群是一道天然的免疫屏障, 能抑制病原微生物的定居和增殖, 从而使鱼体免受病害侵袭。洞庭湖是重要鱼类及水生生物的栖息地和基因库, 其中鲤形目(Cypriniformes)和鲈形目(Perciformes)种类最多, 鲇形目(Siluriformes)种类相对较少。洞庭湖鱼类群落结构及生物多样性已引起广泛关注, 但生态系统还是受到了一定程度的破坏, 很少有研究将其肠道微生物群的特征作为改善洞庭湖生态系统的潜在因素。为了探测洞庭湖重要鱼类中的微生物群, 使用16S rRNA高通量测序表征了鲇形目、鲈形目和鲤形目中6种鱼［黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)、鳜鱼(Siniperca chuatsi)、鲫鱼(Carassius auratus)、翘嘴鱼(Culter alburnus)、草鱼(Ctenopharyngodom idella)、鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix)］的肠道细菌群落多样性、组成和潜在的功能。所有鱼类肠道样本中有5种优势菌门, 包括厚壁菌门(Fimicutes)、变形杆菌门(Proteobacteria)、梭杆菌门(Fusobacteriota)、放线菌门(Actinobacteriota)和蓝细菌门(Cyanobacteria)。鲤形目和鲈形目鱼类的细菌组成相似, 鲇形目中醋酸杆菌属(Cetobacterium)所占比例高, 而鲤形目中醋酸杆菌属和气单胞菌属(Aeromonas)所占比例均高。对这6种鱼类肠道微生物群的微生物群落的物种组成和功能进行预测, 发现鳜鱼肠道微生物菌群物种的丰富度最高, 并且代谢过程较为旺盛, 推测这可能与鲈形目的抗病能力和适应能力有关。深入了解鱼类肠道微生物菌群的多样性、组成与潜在功能, 不仅可以更好地对微生态制剂使用和其水质管理进行调控, 而且对鱼类的健康养殖具有重要的参考价值。

聚酮化合物(PKs)作为一大类次级代谢产物，有着重要的生物活性和潜在的应用价值。链霉菌具有合成多种聚酮化合物的潜力，但野生型菌株合成聚酮化合物的产量难以满足工业化生产的需求。贮藏脂质的降解能为聚酮化合物生物合成提供大量的酰基CoA前体，因此，控制好脂肪酸与聚酮化合物生物合成通量，有利于促进目标聚酮化合物的合成。本文综述了强化脂肪酸β-氧化途径提高聚酮化合物产量的研究进展，为利用β-氧化途径促进聚酮化合物生物合成提供了新的研究策略。

苏云金芽胞杆菌(Bt)中绝大多数杀虫晶体蛋白(ICPs)的表达依赖于芽胞形成, 为了从细胞水平研究晶体与芽胞形成之间的关系, 本文选用Bt 4.0718与工程菌Bt ΔleuB为研究对象, 利用FM4-64对不同生长阶段的菌体细胞染色, 并用激光共聚焦扫描显微镜进行了对比观察和分析。结果显示,Bt 4.0718芽胞的发育依次经历了不对称隔膜和内吞形态学阶段后, 能顺利进入下一个发育阶段, 直至完成芽胞发育过程后母细胞凋亡裂解; 而Bt ΔleuB细胞进入不对称隔膜期的时间明显延迟, 且芽胞发育被阻滞于内吞阶段, 伴胞晶体形成最早于不对称隔膜期可见, 并且晶体体积继续增大直至细胞死亡。qRT-PCR结果显示, σE、spoIIR和spoIIGA的高水平转录是维持Bt ΔleuB细胞中ICPs正常表达的关键因素。本研究结果对进一步揭示晶体与芽胞形成之间的关系及构建性状优良Bt工程菌具有一定的参考价值。

复合微生物菌剂是一类有效的生物防治剂, 在农业和水产养殖业中都起着重要的作用。本研究以长毛对虾(Penaeus penicillatus)标苗为试验对象, 共分为4个组别, 组1投喂无微生物菌剂添加的饲料作为对照组, 组2、组3和组4为试验组, 投喂有复合微生物菌剂添加的饲料, 其中微生物菌剂分别占饲料质量的1.0%、1.5%和2.0%。每个组进行33 d 的养殖, 测定养殖期间对虾生长性能、养殖水池底泥和水质相关性质, 探讨微生物菌剂对对虾生长的影响。结果显示: 试验前对照组与3个试验组的体重无显著差异(P>0.050), 试验后各试验组的体重均高于对照组(P＜0.050), 其中组4体重达(0.60±0.03)g, 表明微生物菌剂的使用促进了对虾标苗的生长; 水体弧菌个数在试验不同时间之间有显著差异(P=0.000), 对照组呈上升趋势, 第30天时未添加微生物菌剂的对照组弧菌数目最高, 表明微生物菌剂能控制水体有害菌的生长; 水体中的溶解氧(DO)含量在养殖不同时间之间均具有显著差异(F=191.959, P=0.000), NH4-N、NO2-N和NO3-N的含量均是如此, F值分别为250.633、659.806和1 937.649, P值均为0.000, 从养殖第10天开始, 试验组DO含量均高于对照组, 而试验组的NH4-N、NO2-N和NO3-N含量均低于对照组。综上所述, 复合微生物菌剂对对虾有明显地促生长作用, 并且还能在一定程度上净化养殖环境。

山东省德州市禹城市和湖南省长沙市望城区分别属于我国北方和南方地区, 环境和气候差异明显。本试验以禹城市和望城区两地的草鱼(Ctenopharyngodon idella)、鲫鱼(Carassius auratus)和鲤鱼(Cyprinus carpio)为研究对象, 对肠道中的菌群进行16s rRNA V4高变区扩增, 基于IonS5TM XL测序平台进行测序, 并对相关数据进行分析。结果表明, 在门水平上鲫鱼、鲤鱼、草鱼的肠道优势菌主要为变形菌门(Proteobacteria)、梭杆菌门(Fusobacteria)、硬壁菌门(Firmicutes), 拟杆菌门(Bacteroidetes), 各组中这四种菌门所占比之和均在80%以上; 基于Bray-Curtis距离值的秩次进行组间差异显著性检验, 山东草鱼组和湖南草鱼组比较中组间差异大于组内差异(R=0.307, P<0.05), 且线性判别分析显示湖南草鱼组的特征性菌群为弧菌属, 而山东草鱼组的为梭菌纲, 推测特征性菌群差异与环境的影响有关; 有害菌种的统计分析表明, 湖南鲫鱼组和鲤鱼组的嗜水气单胞菌属相对丰度明显高于对应的山东鲫鱼组和鲤鱼组, 山东草鱼组和鲤鱼组的弧菌属相对丰度高于对应的湖南草鱼组和鲤鱼组, 可能受外界环境的影响, 不同地区抵御外来有害细菌的能力也不一样。本研究对两地的淡水鱼类肠道微生物群落结构进行了比较和分析, 为进一步的鱼类发育研究奠定基础。

在武汉发生的由新型冠状病毒SARS-CoV-2引发的人类冠状病毒病COVID-19, 仅仅2个多月时间在我国及国际上70多个国家出现迅速传播, 致病和死亡率高, 人类生命受到了极大威胁。一些科学家火速投入研究, 对SARS-CoV-2的来源和进化、形态特征和基因结构、感染和致病分子机制开展深入研究, 取得了重大进展, 为科学防控COVID-19提供了重要依据。根据上述研究的基础, 文中对COVID-19病毒疫苗、抗体和抑制剂研发提出了设想, 在研究防控COVID-19核心技术上具有一定的参考价值。

本文研究了不同碳源对须糖多孢菌生长以及丁烯基多杀菌素生物合成的影响, 通过寻找优势碳源优化发酵培养基配方, 促进须糖多孢菌丁烯基多杀菌素的生物合成。试验共设11个处理, 1个对照, 通过单因素试验比较不同处理组菌体OD600值和丁烯基多杀菌素产量, 筛选获得最优碳源及其发酵培养基配方。结果表明, 除可溶性淀粉和木糖外, 须糖多孢菌在9种碳源中都能进行生长, 对不同构型碳源显示较好的利用率。在以半乳糖、葡萄糖、果糖和甘露糖作为碳源时具有较好的生长速率, 而以甘露糖为碳源时能显著促进丁烯基多杀菌素的合成。选择甘露糖最佳添加浓度为5 g/L, 须糖多孢菌最高菌体浓度和丁烯基多杀菌素产量分别是初始配方条件的1.32倍和1.78倍, 显著提高了丁烯基多杀菌素的产量。上述结果为培养基碳源对丁烯基多杀菌素生物合成影响机制的研究及丁烯基多杀菌素大规模工业化发酵生产提供了科学依据和新的技术途径。

本研究利用Red/ET DNA重组技术对实验室已有的含鼠李糖基转移酶基因RhlAB的分泌表达载体pBBR1-genta-RhlAB进行修饰, 将3种不同强度组成型启动子(Papra、Ptac和PrhaB)成功替换了RhlAB基因在铜绿假单胞菌中的原始启动子, 成功获得了表达载体pBBR1-genta-Papra-RhlAB, pBBR1-kan-Ptac-RhlAB和pBBR1-kan-PrhaB-RhlAB, 并将这些表达载体分别在防御假单胞菌Pf-5中异源表达, 通过LB培养基发酵42 h后, Pf-5/pBBR1-genta-RhlAB的鼠李糖脂产量为17.56 mg/L, 而Pf-5/pBBR1-genta-Papra-RhlAB, Pf-5/pBBR1-kan-Ptac-RhlAB和Pf-5/pBBR1-kan-PrhaB-RhlAB分别是11.135 mg/L, 441.135 mg/L, 557.764 mg/L, 启动子优化后产量分别是原始启动子的0.63, 25.12和31.76倍。对发酵产物进行高效液相色谱-质谱联用技术分析, 共检出相对含量变化的4类质核比不同的鼠李糖脂同系物。并通过实时荧光定量PCR检测RhlAB基因的表达量, 发现启动子替换为Ptac和PrhaB后RhlAB基因表达量分别是原始启动子的2.16和2.77倍。本研究初步实现了RhlAB基因在Pf-5中的表达, 发现组成型启动子Ptac和PrhaB比RhlAB的原始启动子表达效率更高, 可为异源合成鼠李糖脂提供重要参考。

对荚壳伯克氏菌PG1(Burkholderia glumae PG1)基因组中的脂肪酶操纵子lipAB片段进行直接克隆, 构建含有脂肪酶基因的分泌表达载体, 实现其在防御假单胞菌Pf-5(Pseudomonas protegens Pf-5)中的异源表达, 并研究重组工程菌的胞外脂肪酶活性。利用 Red/ET直接克隆技术获得克隆载体p15A-cm-lipAB; 再通过亚克隆技术构建重组表达载体pBBR1-km-lipAB和pBBR1-km-Papra-lipAB, 将这两个表达载体分别电转至Pf-5中, 通过卡那霉素或者阿伯拉霉素抗性筛选得到转化子, 以三丁酸甘油酯平板扩散法和对硝基苯酚法检测脂肪酶酶活, 并通过实时荧光定量PCR检测启动子的替换对lipA表达的影响。本研究从PG1中成功克隆了脂肪酶操纵子lipAB(GenBank accession number:AJK49931.1 and AJK49932.1); 成功构建了重组工程菌Pf-5/pBBR1-km-lipAB和Pf-5/pBBR1-km-Papra-lipAB, 并成功检测到两株工程菌的胞外脂肪酶活性; 以LB培养基培养至24 h时, 启动子优化后lipA基因表达量是原始水平的2.1倍; 在LB培养基摇瓶发酵至66 h时, Pf-5/pBBR1-km-lipAB的脂肪酶酶活最高且为13.51 U/mL, 而Pf-5/pBBR1-km-Papra-lipAB的酶活为46.85 U/mL, 是Pf-5/pBBR1-km-lipAB的3.47倍。初步实现基因lipA在Pf-5中的表达, 发现组成型启动子Papra比lipAB的原始启动子PlipAB效率更高, 为将来实现规模化生产奠定了技术基础。