比較基因組及代謝組對酮古龍酸桿菌及其伴生菌的解析.pdf

1、剖析酮古龍酸桿菌Ketogulonigenium vulgare的多樣性代謝機(jī)制及不同伴生菌株的作用機(jī)制是優(yōu)化維生素C工業(yè)生產(chǎn)的兩個重要方面。本文利用基因組與代謝組結(jié)合的方式解析VC生產(chǎn)菌株的特性及多樣代謝途徑，為其工程改造奠定理論基礎(chǔ)。
　　K. vulgare作為VC二步發(fā)酵生產(chǎn)菌株，單獨生長較弱，需要伴生菌促進(jìn)其生長。本文對其進(jìn)行全基因組測序以嘗試對該菌株的多樣性代謝及其與伴生菌的共生機(jī)制進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)，K. vulga

2、re在五種碳源（L-山梨糖、D-山梨醇、D-甘露醇、D-葡萄糖、D-果糖）中的生長差異較大，K. vulgare在D-山梨醇和D-甘露醇中的生長較在其L-山梨糖中分別提高62.97％和40.72%。借助代謝組學(xué)耦合基因組分析發(fā)現(xiàn)，在山梨醇及甘露醇中培養(yǎng)的K. vulgare菌株在TCA循環(huán)、氨基酸代謝、核酸物質(zhì)合成方面較其在山梨糖中培養(yǎng)時有明顯增強(qiáng)。
　　蘇云金芽孢桿菌Bacillus thuringiensis和內(nèi)生芽孢桿菌Ba

3、cillus endophyticus都可以作為VC二步發(fā)酵的伴生菌使用?；蚪M分析表明，B. thuringiensis Bc601由染色體和六個環(huán)狀質(zhì)粒組成。質(zhì)粒中包含的基因主要編碼轉(zhuǎn)座子、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子、重組酶、Ⅶ型分泌蛋白和細(xì)胞表面蛋白；此外，質(zhì)粒還編碼硫胺素合成蛋白、ATP酶和鞭毛合成蛋白參與營養(yǎng)物質(zhì)合成。B. endophyticus Hbe603由一個染色體和八個環(huán)狀質(zhì)粒組成，與巨大芽孢桿菌Bacillus megateri

4、um有最高相似度?；蚪M功能研究發(fā)現(xiàn)，B. endophyticus Hbe603在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、膜運輸、細(xì)胞外蛋白質(zhì)和營養(yǎng)物合成等方面能力較強(qiáng)；尤其是它有維生素B12合成和山梨糖醇代謝特定通路。在正交平板涂布實驗中，B. thuringiensis有沿K. vulgare爬動的現(xiàn)象，而B. endophyticus并不沿K. vulgare爬動。對兩菌進(jìn)行比較基因組分析，揭示了兩種芽孢桿菌不同的伴生機(jī)制主要與響應(yīng)外部環(huán)境和營養(yǎng)物質(zhì)合成能力