海洋生物防污作用机制及应用前景

海洋污损生物的附着会对人类活动产生不利影响。栖息于海洋环境中的动植物在长期的进化过程中针对污损生物的附着形成了忍耐、躲避与物理、化学等自我保护和防御机制以保持自身体表的洁净。本文从以上方面综述了海洋生物的天然防污作用机制,并对其应用前景进行了展望。了解和掌握海洋生物天然防污作用机制,有利于新型环保防污技术的研制和开发,进而从根本上解决海洋污损生物的危害难题。     

海洋硅藻附着研究进展

随着人类对海洋资源的进一步开发和利用,越来越多的人工设备用于水下操作,而海洋生物污损在很大程度上制约了这些设备的应用,给人类带来重大的经济损失。因此,海洋生物污损的形成机制与防治成为当前研究的一个热点。海洋硅藻是海洋生物污损过程中形成生物膜的主要物种,其在水下固相表面的附着可诱导大型污损生物的附着,从而影响生物污损群落的形成。本文综述了硅藻在固相表面的附着机理、固相表面性质对硅藻附着的影响及具有应用前景的广谱抗污损高分子材料的研究进展,并展望海洋硅藻附着研究前景。     

细菌生物被膜中群体感应调控机制及其控制研究展望

生物被膜(biofilm)是微生物聚集黏附在物体表面形成的多细胞结构,是引起微生物感染的主要原因,对食品工业和公共卫生安全造成巨大的威胁。群体感应(quorum sensing,QS)是调控生物被膜形成的重要因素,与生物被膜的抗生素耐药性、抗逆性密切相关。研究发现:针对QS系统的天然、合成化合物被称为群体感应抑制剂(quorum sensing inhibitors,QSI),可干扰QS信号,破坏生物被膜的形成,这种现象被称为群体淬灭(quorum quenching,QQ)。本文中,笔者就生物被膜组分、群体感应的调控机制及生物被膜的控制策略进行深入综述,旨在为食品加工程中细菌生物被膜的防控提供理论依据。     

硫酸盐还原细菌生物被膜的形成与调控研究进展

硫酸盐还原细菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)形成的生物被膜是微生物导致金属锈蚀行为的主要原因,同时也是重金属污水微生物修复技术的关键因子。生物被膜形成及调控机制研究对SRB的防治和利用均十分重要。本文综述了近年来SRB生物被膜的研究进展,包括SRB生物被膜的胞外多聚物组成和控制因子,并着重阐述了目前已知的调控因子对SRB生物被膜形成的影响。     

c-di-AMP调控细菌生物被膜的形成

细菌生物被膜是细菌持续性致病的重要机制。研究细菌生物被膜的形成和发展可为顽固性细菌感染防治提供新的思路与策略。环二腺苷酸c-di-AMP(Cyclic diadenosine monophosphate)是继c-di-GMP之后在细菌中新发现的一种核苷酸第二信使分子。研究发现,c-di-AMP参与调节细菌多种生理功能,包括细菌生长代谢、生物被膜形成、细胞壁的合成以及细菌毒力因子等。本文综述了c-di-AMP参与调控细菌生物被膜形成的不同方式及其分子机制。鉴于c-di-AMP在调控细菌生物被膜中的重要性,其可作为抗细菌生物被膜感染新药研发的潜在靶点。     

生物被膜在病原细菌与植物识别中的作用

生物被膜是微生物附着在生物或非生物表面所形成的一种三维结构,细胞被其自身所产生的胞外聚合物所包围,生物被膜的形成被认为是微生物应对生物和非生物胁迫时所产生的一种自我防御机制。众多微生物能够在植物叶、维管束和根等组织中生长,并在植物不同组织表面附着形成生物被膜,病原细菌的生物被膜随植物内部环境动态变化是其有效发挥致病作用的关键,研究植物病原细菌生物被膜调控机制是认识植物-病原菌互作的重要方面。文中将系统地介绍植物病原细菌生物被膜特征、组成成分、分子调控机制及最新研究进展。     

微塑料附着微生物研究进展

近年来,微塑料引起的环境污染已经成为一个全球性的问题,在海洋环境中,微生物可以附着于微塑料表面形成生物被膜。已有研究表明生物被膜可以为生活在其内部的细菌提供保护,被膜中可能富集了对人体或者水生生物有害的致病菌,且频繁的基因交流可能产生更多耐药菌。微塑料表面附着的微生物,能借助大洋环流随微塑料在海洋中迁徙,进而可能引起微生物入侵事件的发生。主要对微塑料与生物被膜之间的相互作用、微塑料与附着在其表面的塑料降解菌、微塑料与致病菌、微塑料对微生物迁徙的影响,以及微塑料表面生物被膜中耐药基因的扩散进行综述,对微塑料附着微生物未来研究方向进行了展望,为更好地了解海洋微塑料污染提供参考。     

细菌生物被膜分散及分子调控机制研究进展

生物被膜分散(Biofilm Dispersal)是生物被膜发展后期细菌响应营养物、低浓度的一氧化氮、D-氨基酸、自诱导肽(Autoinducing Peptide,AIP)、酰基高丝氨酸内酯(Acyl Homoserine Lactones,AHL)、腺苷三磷酸(Adenosine Triphosphate,ATP)等信号变化而做出的一种程序性反应,有利于细菌从恶劣的生物被膜内部环境中脱离出来寻找新的定殖位点。此外,由生物被膜引起的细菌短暂的抗生素耐受性在分散过程中会恢复正常水平,这有助于治疗由致病菌引起的难治愈的生物被膜相关疾病。目前生物被膜分散的相关研究正处于起步阶段,本文希望通过综述生物被膜分散现象、信号分子及调控机制,可以更好地了解细菌生物被膜分散对于防控病原微生物和应用有益微生物的重要意义。     

生物被膜态益生菌控制病原菌感染及其开发策略

生物被膜是细菌的一种特殊生存方式。生物被膜感染在临床中的高耐药性问题、反复性问题、迁延性问题等是临床中亟待解决的问题。益生菌作为机体共生微生物的一部分,能够通过多种方式对抗病原菌。本文就临床生物被膜治疗中亟待解决的问题做出了部分总结,归纳总结了部分益生菌生物被膜对抗病原菌生物被膜的作用机制,而且还从改进益生菌生物被膜研究方法、增强益生菌生物被膜稳定性和开发新型生物被膜态益生菌的角度出发,就如何开发生物被膜态益生菌的策略方法进行了综述。     

海洋真菌抗污损活性天然产物研究

黏附于海洋船舶或人工设施表面的污损生物给人类海洋生产活动与生态环境带来诸多不利影响。将具有抗污损活性的化合物开发成防污涂料是目前防治海洋生物污损的最常用手段之一。而大量传统有机金属防污剂因其严重毒副作用被禁用,亟须开发高效、环境友好型抗污损涂料。海洋真菌能够产生大量结构新颖、作用机制独特的高效、低毒/无毒抗污损活性次级代谢产物,颇具环境友好型防污剂开发潜力。本文综述了2006年底至2020年6月报道的海洋真菌来源的69个抗污损活性天然产物及其5个合成衍生物,并将其按照化学结构分为脂肪酸、萜类、苯类、芳香醚、聚酮、生物碱和肽类7类,还包括部分抗生物膜活性天然产物。同时,对海洋真菌抗污损天然产物研究目前所面临的挑战和未来发展进行总结与展望。     

微生物被膜(Biofilm)的社会学特征

微生物被膜(biofilm)是一类具有高复杂性和高自组织特性的生物结构,由多种微生物(细菌、古菌、藻类、微小真核生物)和生物基质(多糖、蛋白、脂肪酸等)组成,具有特定的组织结构和生态学功能,在微生物定殖、生态位构建和环境适应性上具有重要作用.许多微生物行为,如病原感染、毒素产生、耐药能力、生物污损以及管网堵塞等都与微生物被膜的存在有关.这些事件的形成充斥着多样化的微生物行为,包括信号交流,合作/竞争、劳动分工以及逆境环境下的"菌工智能"等.这些特征越来越多地显示出Biofilm的社会学特性,而这一特性也提供了深入认识Biofilm的新视角.据此,以Biofilm的3D结构为基础,以膜内的通讯语言、协作方式,以及智能化的抗逆表现(环境应激、协同进化)为重点来阐述它的社会学特征,以期更好地认识Biofilm的属性,加深对微生物社会学的认识.     

海假交替单胞菌fliC-02330基因缺失影响生物被膜形成及厚壳贻贝幼虫附着变态

【背景】假交替单胞菌属是一种广泛分布于海洋环境的革兰氏阴性细菌,存在于海底沉积物中,能分泌大量的胞外产物形成海洋微生物被膜,从而诱导海洋无脊椎动物的附着。【目的】探究海假交替单胞菌鞭毛蛋白fliC基因对生物被膜形成及厚壳贻贝诱导活性的影响。【方法】通过基因敲除构建海假交替单胞菌fliC-02330基因缺失突变菌,研究突变菌和野生菌菌落形态、生物被膜形成能力、胞外物质以及对厚壳贻贝幼虫附着变态的诱导能力等的差异性。【结果】与野生菌相比,突变菌菌落表型出现褶皱,运动能力下降,形成被膜膜厚增加,以及对幼虫附着变态诱导活性下降。共聚焦扫描发现,fliC-02330基因缺失突变菌胞外多糖含量下降,而蛋白含量上升。【结论】海假交替单胞菌鞭毛蛋白fliC-02330基因缺失促进生物被膜形成,但抑制厚壳贻贝幼虫附着变态。本研究为探究细菌鞭毛蛋白基因与厚壳贻贝幼虫的作用机制,以及后续进一步探索微生物参与海洋无脊椎动物附着变态提供一定的理论依据。     

细菌生物被膜检测方法的研究进展

细菌生物被膜(bacterial biofilm,BF)是细菌黏附于接触物表面,由细菌自身分泌的胞外基质包裹形成的多细胞微生物群体,是微生物界细菌普遍的生存状态。基于生物被膜的物理屏障作用和膜内特殊微环境,其具有多重耐药性以及较强的黏附性、抗吞噬性等特性,导致所致疾病迁延不愈,已成为医疗卫生领域的重大挑战。早期、快速、准确检测生物被膜形成对及时有效防治其感染性疾病至关重要。现从表型和基因型检测两个方面对细菌生物被膜检测方法作一综述。     

分枝杆菌生物被膜发育调控与抗生素耐药菌防控新措施研发

目前,已知的分枝杆菌属有170多种,是分枝杆菌科中唯一的属。该属的微生物在引起人类疾病的能力方面呈现多样化。分枝杆菌属包括人类病原体(结核分枝杆菌复合菌群和麻风分枝杆菌)和被称为非结核分枝杆菌(non-tuberculosismycobacteria,NTM)的环境微生物。分枝杆菌的一个常见致病因素是生物被膜的形成。细菌生物被膜通常被定义为表面附着的细菌群落,也被认为是被包裹的微生物细胞的共享空间,包括各种胞外聚合物基质(extracellular polymeric substances,EPS),如多糖、蛋白质、淀粉样蛋白、脂类和胞外DNA (extracellular DNA,EDNA),以及膜小泡和类腐殖质微生物衍生的难降解物质。基质的组装和动力学主要由第二信使、信号分子或小RNA协调。完全破译细菌如何为基质提供结构,从而促进细胞外反应并从中受益,仍然是未来生物被膜研究的挑战。本文介绍了生物被膜五步发育模型和生物被膜形成的新模型,分析了生物被膜的致病性,与噬菌体、宿主免疫细胞的互作,同时解析了分枝杆菌生物被膜关键基因及调控网络,分枝杆菌生物被膜与耐药性,以期为临床上治疗由生物被...     

生物被膜的物理特性及其表征

生物被膜涉及到人类生产生活的方方面面。生物被膜的形成有时是有益的,可用于生物降解、生物催化等;但同时也造成了诸多不利的影响,医疗领域中的感染性疾病、工业生产中的生物污损等均与生物被膜的形成有关。生物被膜形成过程中的物理性质决定着生物被膜的形态结构以及机械稳定性,对它在应对外界环境刺激并得以生存具有重要的意义。本文介绍了生物被膜形成初期和发展过程中的物理性质以及相应的表征手段。其中,细菌的表面粘附由细菌的近界面运动行为及细菌与表面的相互作用决定,并对生物被膜的初期形成起关键的作用。此外,机械性能测试发现成熟的生物被膜可看作具备粘弹性的聚合物。     

海洋环境下腐蚀微生物研究进展北大核心

海洋环境的复杂多变性使海洋腐蚀成为一个日益严重的全球性问题。海洋腐蚀在造成巨大经济损失的同时,还带来了严重的环境污染以及人员安全问题,使其成为海洋经济发展中必须要解决的关键问题。据统计海洋环境中20%的腐蚀由微生物引起,腐蚀微生物(microbiologically influenced corrosion,MIC)以生物膜的形式存在于金属表面,其主要包括细菌、古菌、真菌及藻类等。基于对以往研究的综述,本文总结了这4类海洋微生物的研究进展,阐述了海洋腐蚀环境中腐蚀微生物的种类、群落组成影响因素及其作用机理等内容;同时,文中概述了微生物对金属材料促进腐蚀或抑制腐蚀的影响因素及其作用机制,并归纳了当前海洋环境中微生物腐蚀的防治方法;最后,本研究对海洋环境下微生物腐蚀研究及防治的发展趋势进行了论述,以期为腐蚀机制的研究与防腐工作的实施提供参考。     

生物被膜主动分散机制研究进展

细菌生物被膜(bacterial biofilm, BBF)为微生物栖息提供了所需要的保护屏障和生长微环境。生物被膜对抗菌药物的耐受性使得它在医学治疗等领域产生了严重的危害。因此如何分散被膜显得意义重大。综述了生物被膜主动分散的几种主要机制,包括降解酶的合成、运动力的恢复、表面活性剂的产生和细胞死亡。     

基于COMSTAT软件对微生物被膜进行定量分析的方法与意义

目的:微生物被膜是一种具有协调性、功能性和高度结构性的膜状复合物,它可以为微生物提供良好的生存环境,免受外界因素的干扰。研究发现,具有产生微生物被膜能力的细菌治病性明显增强,而现今缺乏一种分析微生物被膜的有效手段。本文探讨利用COMSTAT软件对微生物被膜进行定量分析的方法和意义,为对微生物被膜定性定量分析提供支持手段,从而为研究微生物被膜致病性提供方法理论基础。方法:以葡萄球菌为研究模型,利用激光扫描共聚焦显微镜成像技术,结合COMSTAT微生物被膜分析软件对微生物被膜的单位面积生物量、基质覆盖率、平均厚度、粗糙系数等方面进行定量分析,研究了该葡萄球菌的生物被膜生长变化过程,并考察了抗生素对其生物被膜的抑制作用。结果:在葡萄球菌生物被膜生长过程中,生物量、平均厚度以及平均扩散距离等结构指标数值都有明显增加,而粗糙度和表面积与生物量比值呈现降低趋势,表明了微生物被膜由发生向成熟的转化过程。与此同时,经10μg/mL和100μg/mL的卡那霉素处理得到的葡萄球菌微生物被膜生长受到明显抑制,且随着卡那霉素的浓度增加,抑制效果随之增加。结论:本文运用COMSTAT软件的分析方法首次从生物量、平均厚度等结构指标数值的角度描述了葡萄球菌生物被膜,从而有效评价微生物被膜发生、发展、成熟以及崩解的生长过程。该技术在研究微生物被膜形成的理论机制方面存在潜在价值,可以为研究微生物被膜治病性提供理论基础,具有理论指导意义。     

葡萄糖对表皮葡萄球菌生物被膜形成的影响及调节机制的研究

生物被膜(Biofilm)是条件致病菌表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)的主要致病因素,生物被膜的形成依赖多糖PIA合成,合成PIA的糖基转移酶由icaADBC基因编码。以生物被膜形成能力不同的菌株为对象,通过研究不同环境对生物被膜形成、细菌总糖量及相关基因表达的变化,探索外界环境对生物被膜形成的影响及葡萄糖对生物被膜诱导的分子机制。有利于生物被膜形成培养条件促进生物被膜形成及多糖的表达,葡萄糖能诱导ica基因的表达和生物被膜形成,ica基因的反义寡核苷酸(ODN)能对抗葡萄糖的作用;葡萄糖作用下不同生长周期生物被膜形成相关基因ica、icaR、AtlE表达不同。表皮葡萄球菌生物被膜的形成与细菌糖代谢有关,葡萄糖通过上调ica表达诱导生物膜形成,但不需要ica基因的持续表达;葡萄糖的诱导作用不是直接通过调节AtlE和icaR基因来实现的     

生物被膜：益生菌肠道定植的新策略

益生菌可改善机体微生态平衡,在促进营养吸收、控制肠道感染和调节免疫功能等方面具有特殊的功效,但存在胃肠道环境难定植、口服生物利用度低等问题。生物被膜是多个细菌黏附于非生物或生物表面,分泌胞外聚合物(extracellular polymeric substances),并将自身包裹其中形成的一种有组织的细菌集团,包含胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)、蛋白质、胞外DNA (extracellular deoxyribonucleic acid,eDNA)和脂质等多种组成成分,是一个具有三维立体空间结构的聚集体。被膜状态的益生菌较浮游菌在抗逆性、对抗病原菌和调节免疫功能等方面具有明显优势,这些特点为新型益生菌的开发提供了新的研究思路。本文阐述了被膜状态益生菌的优势,重点介绍了促进益生菌生物被膜形成的活性物及其形成机制,简述了益生菌生物被膜的安全性问题。当前,益生菌生物被膜的研究尚处于起步阶段,希望本文能为该领域未来的研究提供参考。