基于宏基因组分析酸马奶的微生物多样性及功能基因

酸马奶风味独特、保健功能突出,这与其复杂的微生物构成密切相关。采用宏基因组技术分析酸马奶的微生物多样性,挖掘其功能基因。结果表明:从酸马奶中鉴定出的微生物分属于30个门,331个科,913个属,2692个种。优势菌种为马乳酒样乳杆菌、瑞士乳杆菌、弗氏柠檬酸杆菌、解鸟氨酸拉乌尔菌、柠檬酸杆菌和乳酸乳球菌。在COG、KEGG数据库注释到10849,214338个基因,碳水化合物代谢和氨基酸代谢功能突出,其次为辅酶因子、维生素代谢和核苷酸代谢等代谢活动。CAZy数据库注释分析结果:糖基转移酶(1238个)和糖苷水解酶(1430个)的数量最多,占酸马奶碳水化合物活性酶的76%。同时在酸马奶基因中发现3种RRT12蛋白酶、2种金属蛋白酶serralysin、第六型蛋白分泌系统(T6SS)基因、232个肽转运系统及231个肽酶控制基因,具有较强的蛋白质分解、转运潜力。酸马奶中编码了26个基因、40个酮酸转化酶、51个编码醇脱氢酶、68个编码醛脱氢酶基因和34个乙酰酯酶基因,具有从氨基酸形成浓郁风味物质的基础。     

双歧杆菌基因组DNA提取及其遗传多态性研究

用自行改良的氯化苄法，从液体培养的双歧杆菌菌中提取基因组DNA，用紫外吸收光谱、琼脂糖凝胶电泳等方法进行鉴定。结果表明，该法提取的基因组DNA分子量高，收获量大，蛋白质污染少，而义快速、高效、经济和实用。以该基因组DNA为模板，用随机引物S256通过AP—PCR扩增出清晰的RAPD谱带，并呈现出一定程度的遗传多态性。讨论了RAPD指纹图谱在双歧杆菌分类鉴定及工业菌株分子标记中潜在的应用价值。     

随机诱变和基因组重排选育阿维拉霉素高产菌

以绿色产色链霉菌(Streptomyces viridoehrongenes 2-21)为原始出发菌株,依次进行常压等离子(atmospheric and room temperature, ARTP)和2轮~(137)Csγ诱变,从中筛选出高产阿维拉霉素的突变株,作为基因组重排的亲本菌株,以利福平为筛选剂,经过4轮原生质体递归融合,最终得到1株遗传稳定的高产阿维拉霉素重组菌株H_4-15。摇瓶发酵结果表明,阿维拉霉素产量可达到(2 155.48±7.81) mg/L,中试发酵结果表明,阿维拉霉素产量达到(2 356.44±6.34)mg/L,是原始出发菌株的3.47倍。高产菌株H_4-15发酵产物的LC-MS结果显示,其主要组分是阿维拉霉素A和阿维拉霉素B。综合表明,以利福平为筛选剂,结合传统随机诱变和基因组重排技术选育阿维拉霉素高产菌株,能大幅提升其生产能力,具有工业化生产的潜在价值。     

基因组规模代谢网络模型的自动化重构

对基于KEGG在线数据库、Uniprot-MetaCyc数据库,以及同源比对3种构建基因组规模代谢网络模型的方法进行了自动化研究。同时提出了基于反应式字符频度直方图的马氏距离比对算法,并应用于模型整合和模型核心反应的识别。上述自动化方法的研究均在树干毕赤酵母基因组规模代谢网络重构过程中得到运用实施,对于提高模型构建效率意义重大。     

基于全基因组序列的污染事件中椰毒假单胞菌酵米面亚种溯源分析

摘 要：目的 对湿米粉与淀粉制品（统称为“湿粉”）及其原料米中分离的椰毒假单胞菌酵米面亚种进行溯源分析。方法 采用GB/T 4789.29—2003在14份湿粉及其原料米中分离出34株唐菖蒲伯克霍尔德氏 菌并进行菌株全基因组重测序,以Burkholderia_gladioli_Co14作为参比基因,基于单核苷酸多态性（SNP）数据构建进化树,分析不同菌株的同源关系。结果 来源于相同产地标识的样品的菌株呈现较好聚类;来源于同一生产企业的湿粉和碎米样品的菌株具有高度同源关系。结论 提示原料米中椰毒假单胞菌酵米面亚种的基因组序列与产地溯源具有较大的相关性,在湿粉生产加工过程中存在椰毒假单胞菌酵米面亚种污染传递的风险。     

不同来源植物乳杆菌基因组的比较分析

目的 对分离自母乳、婴儿肠道的植物乳杆菌进行全基因组测序,分析菌株间亲缘关系和细菌素合成相关基因。方法 本研究采用Illumina高通量测序平台对不同来源的植物乳杆菌进行全基因组测序,质控过滤后的数据经Unicycler组装获得基因组精细图,通过比对COG、CAZy数据库对功能基因进注释,并借助BAGEL4等生物信息学分析工具鉴别植物乳杆菌素合成相关的基因簇,分析不同来源植物乳杆菌的益生潜力。结果 本研究5株植物乳杆菌基因组平均GC含量为44 %,母乳源植物乳杆菌基因数量多于婴儿肠道源菌株。进化树和ANI分析结果显示,分离所得菌株具有较高的同源性,相同来源的菌株更倾向于聚类到一个分支。功能注释结果显示,母乳源菌株与肠道源菌株相比拥有更多编码碳水化合物代谢的基因,且拥有完整的产植物乳杆菌素基因簇。结论 植物乳杆菌基因组GC含量、功能基因数目及产细菌素基因簇结构等与分离源有一定的关联,母乳源植物乳杆菌更适于作为潜在益生菌的候选菌株,本研究为益生菌的益生潜力研究提供了遗传学基础。     

大豆TPS基因家族全基因组鉴定、分类与表达分析

利用大豆基因组数据库,通过生物信息学分析,鉴定并获得大豆TPS家族基因所有成员的全序列、基因结构和定位信息。利用序列比对对大豆TPS家族基因进行进化和分类分析,同时通过soybase大豆发育表达芯片数据库相关信息,对该家族基因成员的组织表达谱进行了检测。研究结果表明,大豆基因组中含有20个TPS家族基因成员。系统发育分析将这些TPS基因分成了两个亚家族。基因定位分析表明,这些成员基因分别分布于大豆的14条染色体上。启动子分析表明,全部大豆TPS家族基因的启动子区都含有逆境反应顺式作用元件。转录水平芯片数据分析同时显示,大豆TPS家族基因大多在花、根、根瘤等组织中存在优势表达。该研究结果将促进大豆TPS家族基因的功能研究与利用。     

高通量测序技术在传统发酵食品微生物群落中的应用研究

传统发酵食品风味独特,营养丰富,历史悠久,生产方式多采用自然接种,部分食品的生产工艺已有数千年的历史,其最终质量与发酵过程中存在的多种微生物密切相关。研究表明,运用现代分子生物学技术,可从基因水平上揭示微生物的多样性和群落结构的动态变化,系统阐明其发酵机理。该文综述高通量测序技术在传统发酵食品微生物群落中的应用研究,对聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）、实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-FQPCR）、宏基因组、宏转录组测序等研究方法的原理、操作方法及其研究成果进行了总结,并对各分析技术优缺点进行了比较,旨在为传统发酵食品的微生物群落研究提供参考。     

基于基因组挖掘技术的新型谷氨酸脱羧酶基因挖掘及表达鉴定

采用基因组挖掘技术,以来源于Lactobacillus brevis活性较高的谷氨酸脱羧酶（glutamate decarboxylase,GAD）LbGAD为探针,从乳酸菌（Lactococcus lactis、Lactobacillus senmaizukei）和肠球菌（Enterococcus sulfureus）的基因组中挖掘到了3 个假定的GAD基因（LlGAD、LsGAD和EsGAD）。借助pET28a质粒分别实现了这4 个基因在大肠杆菌BL21中的表达,其中LsGAD和LlGAD的表达产物可溶性较好,相应发酵液中GAD活力分别为34.17、38.91 U/mL。LsGAD的比活力、温度特性、pH值特性和Kcat/Km值也明显优于其他几个酶。此外,初步研究了全细胞催化L-谷氨酸制备γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）的工艺,6 g/L的L-谷氨酸经过24 h转化后,GABA得率最高可达58%。本研究实现了GAD从基因组数据到真实酶的跨越,获得了1 个性能优良的GAD,并初步实现了GABA的生物合成,为实现GABA低成本、规模化的生物合成提供了科学依据。     

比较基因组揭示广西酸菜乳杆菌碳水化合物活性酶谱

微生物中的碳水化合物活性酶(carbohydrate active enzymes,CAZymes)具有降解植物组织的作用,相对于真菌,目前对于乳杆菌的CAZymes研究还比较少。该研究从广西酸菜中筛选获得了3株产CAZymes的乳杆菌,并通过二代测序技术比较其编码基因。16S rRNA测序结果表明3株乳杆菌分别是Lactobacillus brevis DC4,Lactobacillus plantarum GLKK1和GLKK2;经液态发酵后,L.brevis DC4产果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶分别为(0.40±0.01)、(0.04±0.01)和(0.19±0.01)U/mL。乳杆菌DC4、GLKK1和GLKK2编码序列分别有2615、3355以及3270个,COG注释均集中在碳水化合物转运与代谢、转录、氨基酸转运与代谢等;CAZymes注释均集中在糖苷水解酶(glycoside hydrolases,GHs)、糖基转移酶(glycosyl transferases,GTs)和碳水化合物酯酶(carbohydrate esterases,CEs)。3株乳杆菌包含17种CAZymes共有基因,包括纤维素、半纤维素、果胶、淀粉水解酶和酯酶。此外,L.brevis DC4菌株有10种特有基因,包括GH8、GH30和GH51家族,而L.plantarum GLKK1和L.plantarum GLKK2包含7种特有基因,包括GH39、GH13、CE2和GH78家族。