淡水鱼类发育生物学国家重点实验室, 微生物分子生物学湖南省重点实验室, 湖南师范大学生命科学学院, 长沙 410081
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。
鱼类养殖 噬菌体治疗 细菌性病害 细菌杀手 绿色防控技术 fish farming phage therapy bacterial diseases bacterial killer green prevention and control technology
中国医学科学院生物医学工程研究所激光医学实验室，天津 300192
细菌是人类最常见的致病源之一，不仅严重危害人类健康和公共卫生安全，还带来了巨额的医疗支出。快速而准确的细菌检测对细菌感染的治疗具有重要的意义。光谱检测方法不但可以快速实时地获得细菌的分类、含量以及功能状态等信息，而且具有操作简单、非侵入性的优势，在细菌检测领域具有巨大的潜力。本文介绍了拉曼光谱、太赫兹光谱、可见光和近红外光光谱、荧光光谱在细菌检测方面的研究与应用，并对可见光和近红外光光谱的分子机制——光靶点，包括含有视网膜发色团的细菌视紫红质（ CBCRs）、带有四吡咯发色团的拟菌植物色素、带有对香豆酸发色团的光活性黄蛋白（ PYP）、带有黄素单核苷酸（ FMN）的光氧压力（ LOV）结构域、带有黄素腺嘌呤二核苷酸（ FAD）发色团的隐色剂和含有 FAD的蓝光感应域等进行了阐述。最后，针对现有细菌光谱检测技术的优缺点提出了细菌检测技术的优化策略，希望对细菌的光谱检测研究提供帮助。
细菌感染 光谱检测 拉曼光谱 可见光和近红外光谱 光靶点 bacterial infection spectral detection Raman spectroscopy visible light and near-infrared spectroscopy optical target
山东理工大学材料科学与工程学院，山东 淄博 255000
纳米催化抑菌材料在解决因抗生素滥用导致的细菌耐药性方面具有广阔的应用前景，但其催化效率受限于低的pH值环境(pH = 2.0～5.0)，而实际的细菌微环境pH值相对较高(pH = 6.0～7.0)，这导致大多数材料催化效率有限、杀菌效果不理想。本研究用简单的共沉淀法一步制备了MnSiO3纳米颗粒，采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)等测试手段对样品的形貌、结构和催化性能进行了表征，研究了其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性能。结果表明：非晶态的MnSiO3纳米颗粒在pH值为6.4、7.0的缓冲溶液中，形态从纳米颗粒转变成微米花球；MnSiO3纳米颗粒在较高pH值下具有强催化能力，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出了优异的抑菌性能。因此，可原位形貌转变的MnSiO3材料在抗菌感染的治疗方面具有一定的应用优势。
纳米催化 形貌转变 pH响应 抑菌治疗 nano-catalytic therapy structure transformation pH-ultrasensitive bacterial infection treatment
1 湖南师范大学医学院, 长沙 410013
2 长沙市第九医院检验科, 长沙 410004
3 中南大学湘雅三医院, 长沙 410013
研究慢阻肺合并肺部感染患者的病原菌分布及药敏情况, 以期为临床抗生素的正确使用提供依据。从长沙某医院2017年3月—2022年2月慢阻肺合并肺部感染患者痰培养标本检出的病原菌中随机筛选了1?500株进行培养鉴定及药敏试验, 统计并分析病原菌的分布情况以及检出的主要革兰氏阴性菌(肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌)的耐药特点及趋势。结果发现: 1 500株病原菌中共检出革兰氏阴性菌1 251株(83.40%), 其中比例居前的分别是肺炎克雷伯菌384株(25.60%)、铜绿假单胞菌333株(22.20%)和鲍曼不动杆菌303株(20.20%); 革兰氏阳性菌126株(8.40%), 其中比例居前的分别是金黄色葡萄球菌69株(4.60%)、肺炎链球菌27株(1.80%); 真菌123株(8.20%), 主要为白色念珠菌96株(6.40%)。药敏分析结果显示: 肺炎克雷伯菌对庆大霉素、左氧氟沙星、头孢他啶及氨曲南的耐药率变化具有统计学意义(P<0.05); 铜绿假单胞菌对于氨曲南的耐药趋势具有统计学意义(P<0.05); 鲍曼不动杆菌对于大多数抗菌药物均具有较高的耐药率, 且对于左氧氟沙星、复方新诺明、美罗培南的耐药趋势具有统计学意义(P<0.05)。抗感染是治疗慢阻肺的一个重要措施, 及时正确的选择敏感抗生素是关键环节。本研究为临床精准选择合适的抗菌药物治疗慢阻肺提供了帮助, 同时有助于了解本地区细菌耐药的发展趋势, 具有重要的临床价值和意义。
慢性阻塞性肺疾病(慢阻肺) 肺部感染 病原菌分布 药物敏感性 细菌耐药 chronic obstructive pulmonary disease (COPD) pulmonary infection distribution of pathogenic bacteria drug sensitivity bacterial resistance
1 广东省东莞生态环境监测站， 广东 东莞 523106
2 东莞理工学院 生态环境与建筑工程学院， 广东 东莞 523008
3 黄埔海关技术中心， 广东 东莞 523000
4 暨南大学 化学与材料学院， 广东 广州 510632
近红外光敏剂由于荧光成像具有光损伤小、穿透力强和空间分辨率高等优点，能显著提高光动力治疗效果。我们合成了近红外聚集诱导探针5，6?2（4′?（二苯氨酚）?［1，1′?联苯］?4?yl） 吡嗪?2，3?二甲腈（DCDPP?2TPA） 用于光增强杀菌。利用聚集态/固态下荧光增强的优势，DCDPP?2TPA与磁性Fe3O4纳米材料复合，产生更高活性氧（ROS）用于杀菌。利用SEM、TEM、XRD和荧光光谱研究了该复合材料的结构和性质，并用于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀菌实验。结果表明，在光照下两种细菌的存活率为7.5%与9.0%， 优于DCDPP?2TPA （10%与14%）。同时该复合材料可以方便地实现磁性分离，在光照下产生ROS后循环杀菌。
聚集诱导发光 杀菌材料 磁性纳米材料 AIE luminogen magnetic nanoparticle bacterial killing
1 邵阳学院附属第一医院，邵阳 422000
2 长沙金域医学检验实验室有限公司，长沙 410205
为了研究藻酸盐裂解酶(AlgL)对高黏液型肺炎克雷伯杆菌(HvKP)生物被膜和细菌因子RpoS基因的影响，从临床送检的痰液样本中分离出30株肺炎克雷伯杆菌(KP)。采用全自动快速微生物质谱检测系统VITEK进行菌种鉴定，通过药敏试验进行耐药分析，拉丝试验阳性的菌株确定为HvKP; 采用半定量结晶紫染色法进行细菌生物被膜半定量检测; 用聚合酶链反应(PCR)检测RpoS基因的表达情况。试验发现，AlgL对HvKP生物被膜的形成有显著性抑制作用。本研究为AlgL在临床上用于治疗HvKP提供了研究基础。
藻酸盐裂解酶 高黏液性肺炎克雷伯菌 获得性感染 细菌生物被膜 RpoS基因 alginate lyase hypervirulent Klebsilla pneumoniae acquired infection bacterial biofilm RpoS gene
1 长春理工大学理学院吉林省光谱探测科学与技术重点实验室, 吉林 长春 130022
2 吉林工程技术师范学院信息工程学院, 吉林 长春 130052
3 吉林农业大学植物保护学院, 吉林 长春 130118
4 海军航空大学航空作战勤务学院, 山东 烟台 264000
5 中国科学院东北地理与农业生态研究所, 吉林 长春 130012
大豆在生长过程中因病害影响其产量会急剧下降, 如果不及时判别出病害种类, 喷洒相关农药, 病害严重的大豆甚至会绝产。 及时判别病害种类进行合理施药, 阻止病害进一步发展是保证大豆安全生产的重要环节。 目前, 基于大豆植株细菌性病害的病原菌鉴定和聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)的鉴定方法, 最短需要两天时间, 因此, 快速检测大豆病害种类的方法成为该作物, 也是建立智慧农业生产的关键环节之一。 应用拉曼光谱快速检测技术诊断大豆病害, 构建N-乙酰胞壁酸分子空间结构, 采用密度泛函理论通过利用B3LYP/6-31+(d, p)基组优化大豆细菌性病害标志物N-乙酰胞壁酸的分子结构计算其拉曼光谱, 并进行理论因子校正, 校正因子为0.985 7; 采用微区三级拉曼光谱技术探测该标志物N-乙酰胞壁酸的拉曼光谱, 采用平滑、 去基线、 截取波数范围等过程进行光谱预处理; 在理论和实验对比分析的基础上, 指认大豆测试和计算的拉曼光谱对应的特征峰, 峰值波数相差大多在0~10 cm-1, 实验数据与理论计算结果基本一致, 判定了振动拉曼光谱的特征峰及其对应的分子结构的关系。 结果表明: 大豆细菌性病害标志物N-乙酰胞壁酸分子在200~1 650 cm-1范围内含15个特征峰, 较强峰值和振动归属分别为229.0 cm-1的甲基摇摆振动和764.0 cm-1环内的摇摆呼吸振动等, 给出了键长、 键角和二面角等15个振动峰的空间结构参数, 指证了N-乙酰胞壁酸分子的特征结构。 结果也证明了可通过多种生物分子的大豆拉曼光谱测量, 筛选细菌性病害标志物N-乙酰胞壁酸分子的拉曼光谱, 能够有效识别细菌性病害。 智慧农业生产中利用拉曼光谱快速检测技术, 是农作物病害检测诊断的一种有效方法, 若结合应用机器学习方法与光谱分析识别, 以快速、 准确和便捷的方式为智慧农业的健康生产及保驾护航发挥效用, 是推进我国农业发展的重要环节。
大豆细菌性病害 N-乙酰胞壁酸 拉曼光谱 密度泛函理论 光谱分析 N-acetylmuramic acid Raman spectroscopy Density functional theory Soybean bacterial disease Spectral analysis
1 湖北民族大学生物科学与技术学院, 生物资源保护与利用湖北省重点实验室, 恩施 445000
2 上海交通大学生命科学技术学院, 微生物代谢国家重点实验室, 代谢与发育科学国际合作联合实验室, 上海交大-上海农乐生物农药与生物肥料联合研发中心, 上海 200240
3 上海农乐生物制品股份有限公司, 上海 201419
生物体能够合成脂肪酸, 它们以不同链长、化学构型和功能存在于体内, 参与生物体合成代谢、能量代谢、信号传导等重要的生理活动。生物体能通过不同氧化途径分解和利用脂肪酸, 其中β-氧化是真核生物和原核生物中脂肪酸降解的主要途径。脂肪酸β-氧化机理在大肠杆菌中研究得最为广泛和深入。本文首先以大肠杆菌为重点对象, 介绍了细菌脂肪酸β-氧化机制的最新研究进展。在此基础上, 以植物病原黄单胞菌为代表, 介绍了DSF-家族群体感应信号分子(一类中链不饱和脂肪酸)的降解途径和调控机理。基于目前的研究结果, 进一步预测了超长链脂肪酸、3-位甲基脂肪酸、2-/3-位双键不饱和脂肪酸和多双键不饱和脂肪酸β-氧化途径中可能需要的特殊酶, 并展望了本领域有待深入研究的关键科学问题。本综述为进一步深化脂肪酸β-氧化与细菌致病性相关机理研究提供了坚实的基础。
细菌 脂肪酸 β-氧化 DSF群体感应信号 细菌致病性 bacteria fatty acid β-oxidation DSF-family quorum sensing signal bacterial pathogenicity
1 安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室，安徽淮南23200
2 安徽理工大学 机械工程学院，安徽淮南3001
针对单目相机无法感知三维深度信息、双目立体视觉在被测物表面特征不明显时存在局限性以及PID控制器参数整定不理想等问题，将线结构光技术应用于柔性臂的振动检测，并利用细菌觅食算法优化的PID对其进行振动控制。首先搭建了线结构光视觉测振系统，建立了数学模型，完成了视觉标定，验证了该方法的可行性与准确性；然后利用细菌觅食算法对PID控制器进行了参数优化，与经验整定法进行了仿真效果对比；最后进行了柔性臂振动主动控制实验。实验结果表明，针对柔性臂的一阶模态振动，利用经验法整定的PID控制方法平均控制效果为25.65%，而利用细菌觅食算法优化的PID控制方法平均控制效果为39.32%，验证了细菌觅食算法优化PID控制器参数的优越性。
柔性机械臂 线结构光 PID控制 细菌觅食算法 双目立体视觉 flexible manipulator line structured light PID control bacterial foraging optimization algorithm binocular stereo vision 光学 精密工程
2021, 29(11): 2661
