比較基因組及代謝組對(duì)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(gè)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(dú)生長(zhǎng)較弱，需要伴生菌促進(jìn)其生長(zhǎng)。本文對(duì)其進(jìn)行全基因組測(cè)序以嘗試對(duì)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(zhǎng)差異較大，K. vulgare在D-山梨醇和D-甘露醇中的生長(zhǎng)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(shí)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(gè)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成。B. endophyticus Hbe603由一個(gè)染色體和八個(gè)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。基因組功能研究發(fā)現(xiàn)，B. endophyticus Hbe603在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、膜運(yùn)輸、細(xì)胞外蛋白質(zhì)和營(yíng)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(shí)驗(yàn)中，B. thuringiensis有沿K. vulgare爬動(dòng)的現(xiàn)象，而B. endophyticus并不沿K. vulgare爬動(dòng)。對(duì)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成能力