放线菌新物种及拮抗菌株的比较基因组学研究
放线菌是活性天然产物的主要来源之一,但传统的活性产物挖掘方法具有盲目性。为了减少这种情况的发生,基因组指导下的次级代谢产物挖掘策略应运而生。随着基因组学技术的发展,研究者利用基因组学和比较基因组学分析来挖掘微生物中新颖的次级代谢产物、新抗生素、新药。（1）链霉菌新物种比较基因组学分析本研究利用实验室现有的30株链霉菌新物种进行基因组学和比较基因组学分析。5株分离自台兰河淤泥的菌株具有基因组较大、CDS数量较多和生物合成基因簇较多的特点,这将为链霉菌新物种的基因组挖掘提供菌种资源。含有万古霉素抗性基因的菌株有8株,其中TRM 68295含有的万古霉素抗性基因最多（9个）,这将为链霉菌新物种的耐药性研究提供有力的证据。链霉菌新物种具有开放性的泛基因组,这表明链霉菌新物种基因库具有较高的多样性。（2）稀有放线菌新物种比较基因组学分析本研究利用实验室现有的6株稀有放线菌新物种进行基因组学和比较基因组学分析。菌株TRM64739的基因组大小、CDS数量和生物合成基因簇数量均为最多。2株分离自荒漠植物的菌株TRM65233和TRM 64739中含生物合成基因簇的数量均大于50个,这将为稀有放线菌新物种的代谢产物挖掘提供基因组指导。含有万古霉素抗性基因的菌株TRM 64739和TRM 65318分别含有5个和3个万古霉素抗性基因,这将为稀有放线菌新物种的抗生素耐受研究提供理论依据。（3）放线菌拮抗菌株的比较基因组学分析本研究利用实验室现有的31株放线菌拮抗菌株进行活性验证并进行基因组学和比较基因组学分析。拮抗菌株基因组中含基因簇的数量≥40个的菌株有9株,其中4株分离自新疆荒漠环境的淤泥,另外5株分离自新疆荒漠植物,这将为了解拮抗菌株的次级代谢潜力和挖掘新抗生素提供理论依据。6株微白黄链霉菌和12株娄彻氏链霉菌都存在抑菌活性的差异,通过基因组学分析,发现它们在生物合成基因簇、基因组大小、CDS数量、r RNA数量和t RNA数量都存在差异。对菌株基因组进行比较分析,发现它们的基因组中除了同源基因簇外,部分菌株基因组中都存在特有的基因簇。基因组差异和特有的基因簇是否与抑菌活性差异有关,还需要进一步的研究进行验证。（4）两株放线菌新物种多相分类鉴定菌株TRM 68416最适生长条件为28℃,p H为8.0,盐浓度为0%。生理生化特征是没有氧化酶活性,有过氧化氢酶活性,有尿素酶活性,有淀粉酶活性,有脂肪酶活性,可以使硝酸盐还原,可以使牛奶胨化,可以分解纤维素,可以产生硫化氢,不能使明胶液化,不形成黑色素。菌株TRM 68416主要的水解糖类型是核糖和葡萄糖;主要的氨基酸类型是LL-DAP;主要的磷脂类型是PG、DPG、PE、PC、PI及PIM;主要的脂肪酸类型是cis-C16:1,iso-C16:0和C16:0;主要的甲基萘醌类型是MK-9(H10),MK-9（H8）和MK-9（H6）;基因组（G+C）mol%为71.43mol%;与最相似菌株的DNA-DNA杂交值是23.30%。菌株TRM 68416基于以上特征确定为链霉菌新物种,取名为台兰河链霉菌（Streptomyces tailanheensis）。菌株TRM 65237最适生长条件为28℃,p H为9.0,盐浓度为0%。生理生化特征是没有氧化酶活性,没有尿素酶活性,没有淀粉酶活性,没有脂肪酶活性,有过氧化氢酶活性,不能使明胶液化,不产生硫化氢,不形成黑色素,不能使牛奶凝固或胨化,不能分解纤维素和可以使硝酸盐还原。菌株TRM 65237主要的水解糖类型是阿拉伯糖和葡萄糖;主要的氨基酸类型是LL-DAP和DD-DAP;主要的磷脂类型是PG、DPG、PE、PC、PME、PI及PIM。主要的脂肪酸类型是methyl-C18:0,C16:0和C16:1;主要的甲基萘醌类型是MK-10（H4）、MK-7（H6）和MK-9(H10);基因组（G+C）mol%为67.37mol%;与最相似菌株的DNA-DNA杂交值是39.80%。菌株TRM 65237基于以上特征确定为诺卡菌新物种,取名为骆驼蓬诺卡菌（Nocardia peganumharmalg）。本研究对实验室中现有的36株放线菌新物种及31株拮抗菌株进行基因组学分析和比较基因组学分析,寻找放线菌新物种的新颖的生物合成基因簇,为揭示拮抗菌株的活性差异和指导新的微生物来源的天然产物的发现提供重要的理论指导。
- 作者：
- 谷磊
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2021年
- 导师姓名：
- 张利莉；罗晓霞
- 中图分类号：
- Q93；Q78
- 关键词：
- 放线菌新物种；拮抗菌株；比较基因组学；抗性基因；生物合成基因簇
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- 基金项目：
- 国家自然科学基金-新疆联合基金重点项目“塔里木盆地放线菌资源代谢潜力的深度挖掘”,（项目编号:U1703236）项目主持人:张利莉 教授%新疆生产建设兵团向南发展创新专项“基于基因组挖矿的功能成分研究”（项目编号:2017DB002）项目主持人:张利莉 教授%“微生物资源利用兵团重点领域创新团队”项目（项目编号:2017CB014）项目主持人:万传星 教授