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。

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。

本研究通过NCBI数据分析得知Photorhabdus luminescens TT01基因组中表达Tc毒素蛋白复合体的基因簇包含了6个相关的Tc毒素基因, 分别为tcaZCB(plu0514-0515)、tccAB3(plu0805-0806)、tccAB1(plu4165-4169)、tcd(plu0960-0971)、tccC4(plu0976)和tccC7(plu4488)。利用Red/ET直接克隆技术, 快速获得发光杆菌TT01基因组DNA上的4个Tc毒素基因tcaZCB(6 804 bp)、tccAB3(7 419 bp)、tccAB1(10 954 bp)和tcd(51 406 bp)分别构建到相应的重组质粒p15A-cm-tcaZCB、p15A-cm-tccAB3、p15A-cm-tccAB1和p15A-cm-tcd上。通过PCR技术分别扩增得到tccC4基因(2 891 bp)和tccC7基因(2 871 bp), 并进行T载体连接后, 分别获得质粒pMD18-tcc4和pMD18-tcc7。本研究通过两种不同的生物技术方法成功克隆到发光杆菌TT01基因组上的Tc毒素蛋白复合体的所有相关基因, 为后续的研究打下一定的基础。

针对高维多阈值图像分割中存在的多阈值搜索问题，提出了一种动态迁移和椒盐变异融合的生物地理学优化算法(BBOD)。首先，构建了一种基于动态扰动的迁移算子，对候选解中没有发生迁移操作的特征值添加一个动态的扰动因子, 使种群的多样性增加，从而提高全局搜索能力; 然后，创建了新型的变异算子，对待变异的特征值产生一个椒盐扰动，使该值在小范围内浮动，以便提高局部搜索能力和算法的收敛速度; 最后，将该算法应用到基于最小交叉熵的图像高维多阈值分割中。高维多阈值分割实验结果表明，本文提出的BBOD算法能够获得最优的阈值向量，运行速度、性能指标均优于标准的生物地理学优化(BBO)算法， 基于变异的生物地理学优化(BBOM)算法、FFA(Firefly Algorithm)和CSA (Cuckoo Search Algorithm)，运行速度是FFA的5倍以上。该算法更适用于基于最小交叉熵的高维多阈值优化选择。