百部内生放线菌的分离、分类及次级代谢潜力

【目的】以对叶百部块根为材料分离内生放线菌,并对分离菌株进行分类、抗菌活性和次级代谢产物合成基因研究。【方法】样品经过严格的表面消毒,选用4种培养基分离百部内生放线菌;分离菌株通过形态观察和16S rRNA序列分析进行分类鉴定;采用琼脂移块法测试分离菌株的抗菌活性;通过PCR检测分离菌株的PKS/NPRS和卤化酶基因;使用HPLC-UV/VIS-ESI-MS/MS分析发酵产物。【结果】从6个样品中获得18株内生放线菌,分属链霉菌属(Streptomyces)、小单孢菌属(Micromonospora)、假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)和甲基杆菌属(Methylobacterium)。分离菌株绝大部分具有抗菌活性和次级代谢产物合成基因,其中13株对耐药金黄色葡萄球菌和/或绿脓杆菌有拮抗活性,17株具有PKS/NRPS基因,8株菌具有卤化酶基因,且卤化酶阳性代表菌株的发酵产物具有抗细菌活性和卤代化合物特征。【结论】百部作为一种传统中药,其内生放线菌以链霉菌和小单孢菌为主,在次级代谢产物合成方面具有很好的潜力,可作为一类重要微生物资源进行活性产物开发。     

永兴岛白穗软珊瑚共附生放线菌筛选及部分活性次级代谢产物的鉴定

【目的】从白穗软珊瑚中分离和鉴定共附生放线菌,运用PCR技术对所分离的放线菌进行I型聚酮合酶(PKS)筛选,研究其次级代谢产物。【方法】使用11种培养基对白穗软珊瑚共附生放线菌进行分离、鉴定,构建16S rRNA基因系统发育进化树,以基于I型PKS的KS基因设计的简并引物对所分离放线菌进行基因筛选,对阳性菌株用3种培养基发酵检测,对目标菌株进行放大规模发酵分离鉴定次级代谢产物。【结果】从白穗软珊瑚中分离到20株共附生放线菌,包括链霉菌属10株、迪茨氏菌属2株和盐水孢菌属8株,筛选获得18株I型PKS阳性菌株,并从菌株Salinospora arenicola SH04中分离到化合物rifamycin S和rifamycin W。【结论】首次从珊瑚共附生环境中分离得到海洋专属性稀有放线菌盐水孢菌属,并以I型PKS基因筛选为指导,分离鉴定了聚酮类化合物rifamycins,为研究软珊瑚共附生可培养放线菌的多样性和基于基因筛选指导分离次级代谢产物提供了可靠依据。     

芍药内生真菌的鉴定及产生活性次生代谢产物的评估

【目的】研究药用植物芍药(Paeonia lactiflora Pall.)内生真菌的种群多样性,同时对其可能存在的聚酮合酶(Polyketide synthase,PKS)和非核糖体多肽合成酶(Non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)基因多样性进行评估,预测芍药内生真菌产生活性次生代谢产物的潜力。【方法】采用组织分离法获得芍药根部内生真菌菌株,结合形态学特征和ITS序列分析,进行鉴定;利用兼并性引物对内生真菌中存在的聚酮合酶(PKS)基因和非核糖体多肽合成酶(NRPS)基因进行PCR扩增及序列测定分析,构建系统发育树,明确芍药内真菌PKS基因序列和NRPS基因序列的系统进化地位。【结果】从芍药组织块中共分离得到105株内生分离物,去重复后获得52株内生真菌,菌株ITS基因序列信息显示,52株芍药内生真菌隶属于7目、13科、15属,其中小球腔菌属(Leptosphaeria)、土赤壳属(Ilyonectria)和镰孢属(Fusarium)为优势种群;从52株内生真菌中筛选获得13株含PKS基因片段的菌株,8株含NRPS基因片段的菌株,部分菌株功能基因的氨基酸序列与Gen Bank中已知化合物的合成序列具有一定的同源性,预示芍药根部内生真菌具有合成丰富多样的次生代谢产物的潜力。【结论】药用植物芍药根部具有丰富的内生真菌资源,且具有产生活性次生代谢产物的潜力,值得进一步开发研究和应用。     

浅紫灰链霉菌CQ01819及其次级代谢产物的定向发掘

【目的】采用特征次级代谢产物生物合成的保守功能基因探针,定向分离土壤中产生特征次级代谢产物的菌种资源,借助基因转录分析为导向的培养基优化方法,获得目标次生代谢产物。【方法】首先,根据5种特征次级代谢产物保守的合成功能基因设计简并引物,定向从土壤样品中筛选、分离并纯化菌株。然后,以RT-qPCR为指导开展目标产物的发酵培养基优化;最后,对菌株进行发酵,利用多种色谱技术分离纯化目标天然产物,并结合高分辨质谱与核磁共振等技术对所获得的化合物进行结构鉴定。【结果】从土壤中筛选得到了一株AHBA合酶基因和环氧化酶基因均为阳性的链霉菌菌株(编号为CQ01819),根据转录分析优化发酵培养基,最终从该菌株分离纯化得到了含有AHBA结构单元的丝裂霉素C、聚醚类抗生素莫能霉素A和缬吲霉素。【结论】本研究通过菌株的定向分离纯化,筛选得到了产生预期抗生素的浅紫灰链霉菌菌株CQ01819;基于RT-qPCR指导的发酵培养基优化,确定了菌株的发酵条件;获得发酵粗提物后,采用多种色谱整合技术和光谱分析策略,快速分离并鉴定了目标产物。该研究为目标菌种资源的定向筛选、菌株的发酵条件的快速优化和化合物的定向分离提供了较好的参考。     

肇庆星湖湿地可培养放线菌多样性

摘要:【目的】探究星湖湿地可培养放线菌物种多样性,筛选潜在药源活性代谢产物产生菌,为后续菌种资源开发奠定基础。【方法】采用5种选择性分离培养基分离星湖湿地底泥中的放线菌,通过16S rRNA基因同源性分析代表性菌株的物种多样性;以3株病原细菌为指示菌检测分离菌株的抑菌活性;PCR扩增代表菌株的聚酮合酶(PKS I、PKS II)基因、非核糖体多肽合成酶(NRPS)基因、安莎类化合物(AHBA)基因及3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGA)基因。【结果】分离到135株放线菌菌株,被鉴定为放线菌纲的7 个目、10个科、13个属,优势类群为链霉菌、小单孢菌及诺卡氏菌。83株检测菌中,24.09%抗金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus),4.8%抗大肠杆菌(Escherichia coli);24株高活性菌株中PKS I阳性率16.7%,PKS II阳性率62.5%,NRPS阳性率16.7%,AHBA阳性率12.5%,HMGA阳性率29.2%。活性复筛及HPLC结果显示,菌株XD007、XD114和XD128显著抑制3株病原指示菌,且能产生大量次级代谢产物。【结论】星湖湿地底泥中放线菌资源丰富,筛选到的活性菌株可用于后续药源活性次级代谢产物的分离。     

塔里木盆地胀果甘草内生放线菌多样性及抗菌活性分析

【目的】发掘具有开发前景的放线菌资源,对分离自新疆胀果甘草的内生放线菌的多样性、抗菌活性和次级代谢产物合成相关基因进行研究。【方法】采用5种培养基和3种前处理方法,从胀果甘草中分离获得80株放线菌。基于菌株形态学特征,对36株代表菌株进行抗菌活性检测,通过特异性引物扩增方法,检测了PKS I、PKS II、NPRS和卤化酶基因,探究其合成天然产物的潜在能力。结合筛选结果,选取其中20株代表菌,经16S r RNA基因测序,对其进行系统发育分析。【结果】培养基E2和E3结合热处理的分离效果较好;86.1%的代表菌株对供试的细菌、病原真菌表现出了不同程度的抗菌活性,PKS I、PKS II、NRPS基因和卤化酶基因阳性检出率分别为16.7%、72.2%、25.0%和11.1%。具有活性功能的代表菌株经16S r RNA基因测序分析,分别属于链霉菌属(Streptomyces)、小单胞菌属(Micromonospora)、红球菌属(Rhodococcus)和游动放线菌属(Actinoplanes)4个属,其中链霉菌属(Streptomyces)为优势菌属,占60%以上。【结论】胀果甘草是我国传统的药用植物,其植株内部蕴藏着丰富的放线菌资源,并在次生代谢产物合成方面拥有巨大潜力,具有进一步开发的价值。     

东乡野生稻内生放线菌分离及菌株S123次级代谢产物分析

【目的】从东乡野生稻(Oryza rufipogon)中分离和鉴定内生放线菌,对其进行抗菌活性筛选,并分析高抗菌活性菌株S123的次级代谢产物。【方法】采用S培养基对东乡野生稻内生放线菌进行分离、纯化,并构建16S rRNA基因序列系统发育进化树进行菌株鉴定。以琼脂扩散法和菌丝生长速率法进行抗菌活性筛选,同时设计简并引物检测菌株I型聚酮合酶(PKS-I)基因。对具广谱抗菌活性的菌株S123进行分批大量发酵,运用多种色谱方法对发酵产物进行分离、纯化,利用MS和NMR分析鉴定化合物的结构。【结果】从东乡野生稻中共分离到11株内生放线菌,分别属于链霉菌属(8株)和假诺卡氏属(3株)。其中有8株具有抗菌活性,8株呈现I型PKS阳性。从高抑菌活性菌株S123中分离到化合物Nigericin和17-O-demethylgeldanamycin,其中Nigericin对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌及水稻纹枯病菌均有抑制活性。【结论】对东乡野生稻内生放线菌进行了分离、鉴定和抗菌活性筛选,并从中分到两种与I型PKS基因相关活性的化合物Nigericin和17-O-demethylgeldanamycin,为研究东乡野生稻内生放线菌的多样性和次级代谢产物的分离提供依据。     

一株高产洛伐他汀红曲霉的筛选与液态发酵条件优化

【背景】洛伐他汀(lovastatin)是红曲霉的次生代谢产物,是重要的临床用降血脂药物。在液态发酵条件下,红曲霉的洛伐他汀产量较低,难以满足工业化生产的要求。【目的】筛选获得一株高产洛伐他汀的红曲霉株,并通过优化液态发酵条件提高洛伐他汀的产量。【方法】从红曲米中筛选获得一株高产洛伐他汀的红曲霉株,依据形态学特征、生理生化特性及18S rRNA基因序列分析对分离菌株进行鉴定;通过响应面法对其产洛伐他汀的液态发酵条件进行优化。【结果】获得一株产洛伐他汀的紫红曲霉(Monascus purpureus M4),该菌在甘油57.80g/L、酵母浸粉5.52 g/L、接种量为6.90%条件下,洛伐他汀产量(173.60 mg/L)较优化前提高了4.8倍。【结论】菌株M4产洛伐他汀最优液态发酵条件的建立,为洛伐他汀的大规模生产及该菌株的工业化应用提供了技术支撑。     

分离自黑茶的散囊菌属真菌中的NRPS基因的检测和分布

【目的】检测源自黑茶的散囊菌属分离菌株中的NRPS基因,推测它们相应的次级代谢产物合成能力,并考察了基于NRPS基因分布特征进行散囊菌属真菌遗传多样性分析的可能性。【方法】运用IQS法提取来自湖南、四川和湖北等地黑茶样品的14株散囊菌(Eurotium spp.)菌株的总DNA,利用特异性引物对菌株中11种NRPS基因片段进行PCR检测和序列分析,并结合UPGMA法分析了NRPS基因的分布。【结果】各菌株分别含有4 10个NRPS基因片段。NRPS7、CPS1基因在所有菌株中都可以检测到,而NRPS2、NRPS6基因则仅在个别菌株中检测到;其它NRPS基因的分布则呈现出多样性。来自同一块砖茶的菌株Fw-30813-7、Fw-30813-4、Fw-30813-1和Fw-30925-5之间,NRPS1、NRPS2、NRPS3、NRPS4和NRPS8五个基因的分布存在差异,显示出黑茶内散囊菌的遗传多样性。来自湖南白沙溪茶厂的茯砖样品的菌株Fa-20719-3不含有NRPS5和NRPS8基因;而从湖南益阳茶厂茯砖茶7个分离菌株中均含有这两种基因。不同地点加工出来的黑茶样品中的散囊菌菌株之间存在一些明显的遗传差异。【结论】首次从我国黑茶中的散囊菌属分离菌株中检测到NRPS基因,并推测了NRPS产物的多样性,展示了其多样化分布特征,提示NRPS基因的分析有可能成为衡量散囊菌遗传多样性的另一个尺度。     

一株盐湖芽孢杆菌LG的鉴定及其抗金黄色葡萄球菌活性研究

【目的】从运城盐湖中分离获得一株耐盐细菌LG,对其进行分类鉴定及抗菌特性研究。【方法】利用16S rRNA基因序列分析对菌株进行分类鉴定。以金黄色葡萄球菌为指示菌,采用杯碟法对菌株LG发酵上清液进行抗菌活性检测,利用扫描电镜和透射电镜观察其抗菌效果。研究不同因素对上清液抗菌活性的影响,并采用PCR技术对菌株基因组进行功能基因筛查。【结果】系统发育分析表明该菌为Bacillus属成员,在0–25%的NaCl浓度范围内生长良好,为耐盐细菌。电镜观察发现,菌株LG发酵上清液处理金黄色葡萄球菌可导致细胞结构明显出现异常,细胞质泄漏。抗菌稳定性研究表明,菌株LG发酵上清液活性稳定,表现出了良好的对紫外光、温度、pH和NaCl的耐受性。采用特异性引物,通过PCR筛查发现菌株LG基因组中含有聚酮合酶(PKS I)基因和非核糖体肽合成酶(NRPS)基因,表明该菌具有产多种代谢产物的潜力。【结论】极端环境中的微生物资源可作为抗菌活性物质的潜在新来源。     

炭团木霉中非核糖体多肽基因NRPS1的功能研究

[目的] 木霉属真菌是应用最为广泛和潜力最大的生防真菌,其产生的典型化合物哌珀霉素（peptaibols）类抗生素在生物防治中发挥重要作用。本研究采用基因组挖掘技术（genome mining）发现炭团木霉（Trichoderma hypoxylon）的潜在哌珀霉素生物合成基因簇及对病原菌的防治作用。[方法] 生物信息学分析预测合成哌珀霉素的基因簇,利用Quick-change技术构建基因骨架敲除盒,通过PEG介导的原生质体转化方法获得敲除突变株,通过平板对峙法和菌丝生长毒力实验验证该基因簇对炭团木霉生物活性的影响。[结果] 基因挖掘鉴定一个非核糖体多肽合成酶（nonribosomal peptide synthetases,NRPS）可能合成哌珀霉素类抗生素,命名为NRPS1,对该基因进行部分敲除,成功获得3株NRPS1缺失突变株。对峙实验表明,突变株对寄生曲霉（Aspergillus parasiticus）、尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）、黑白轮枝菌（Verticillium alboatrum）等9株植物病原真菌的抑制作用与野生株相比显著下降,且突变株的粗提物的抑菌活性明显弱于野生型。[结论] NRPS1是一个潜在的哌珀霉素合成基因,该基因在宿主与病原真菌对抗过程中起关键作用,该研究为炭团木霉哌珀霉素结构解析及生物防治机理研究奠定了基础。     

Aspects of the biosynthesis of non-aromatic fungal polyketides by iterative polyketide synthases

Lovastatin biosynthesis in Aspergillus terreus involves two unusual type I multifunctional polyketide syntheses (PKSs). Lovastatin nonaketide synthase (LNKS), the product of the lovB gene, is an iterative PKS that interacts with LovC, a putative enoyl reductase, to catalyze the 35 separate reactions in the biosynthesis of dihydromonacolin L, a lovastatin precursor. LNKS also displays Diels-Alderase activity in vitro. Lovastatin diketide synthase (LDKS) made by lovF, in contrast, acts non-iteratively like the bacterial modular PKSs to make (2R)-2–methylbutyric acid. Then, like LNKS, LDKS interacts closely with another protein, the LovD transesterase enzyme that catalyzes attachment of the 2–methylbutyric acid to monacolin J in the final step of the lovastatin pathway. Key features of the genes for these four enzymes and others, plus the regulatory and self-resistance factors involved in lovastatin production, are also described.     

基因组分析揭示拟茎点霉XP-8产松脂醇及其糖苷等多种次级代谢产物的合成途径

【目的】通过解析拟茎点霉属XP-8的基因组序列信息,揭示该菌株潜在的代谢途径,并分析松脂醇及其糖苷化合物等次级代谢产物生物合成相关的关键基因。【方法】使用Illumina Hi Seq 2500高通量测序平台对拟茎点霉XP-8菌株进行全基因组测序,并通过不同软件对测序数据进行序列拼接,基因预测与功能注释。【结果】组装后的拟茎点霉XP-8基因组大小为55.2 Mb,GC含量53.5%,含有17094个蛋白编码基因和310个非编码基因。获得了松脂醇及其糖苷化合物等次级代谢产物生物合成相关的基因。系统发育分析揭示出拟茎点霉XP-8与5种子囊菌共有12635个同源基因和5626个基因家族。【结论】拟茎点霉XP-8具有用于合成松脂醇及其糖苷化合物等多种次级代谢物的基因组基础,为下一步的代谢工程改造提供依据。     

Physiological,morphological and kinetic aspects of lovastatin biosynthesis by Aspergillus terreus

This review focuses on selected aspects of lovastatin biosynthesis by Aspergillus terreus. Biochemical issues concerning this process are presented to introduce polyketide metabolites, in particular lovastatin. The formation of other than lovastatin polyketide metabolites by A. terreus is also shown, with special attention to (+)-geodin and sulochrin. The core of this review discusses the physiology of A. terreus with regard to the influence of carbon and nitrogen sources, cultivation broth aeration and pH control strategies on fungal growth and product formation. Attention is paid to the supplementation of cultivation media with various compounds, namely vitamins, methionine, butyrolactone I. Next, the analysis of fungal morphology and differentiation of A. terreus mycelium in relation to both lovastatin and to (+)-geodin formation is conferred. Finally, the kinetics of the process, in terms of associated metabolite formation with biomass growth is discussed in relation to published kinetic models. The review concludes with a list of the most important factors affecting lovastatin and (+)-geodin biosynthesis.     

西沙海藻共附生放线菌的分离鉴定及其抗菌活性评价

【目的】为了探究南海海藻共附生放线菌资源的多样性及潜在的应用价值,对中国西沙群岛来源的海藻进行共附生放线菌的分离鉴定与抗菌活性筛选。【方法】利用稀释涂布平板法,采用2种不同分离培养基对不同采样位点的6种海藻进行放线菌分离;通过16S rRNA基因序列分析、构建系统发育树对分离的放线菌进行鉴定;用打孔法对无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)等10种敏感细菌进行抗菌活性筛选;对筛选得到的目标活性菌株HZ014进行全基因组测序,通过AntiSMASH在线工具分析其次级代谢产物生物合成基因簇,预测其产生新型活性物质的潜力。【结果】从6种海藻中分离得到36株共附生放线菌,基于16S rRNA基因序列比对和系统发育分析,鉴定结果为链霉菌属(Streptomyces) 2株、红球菌属(Rhodococcus) 2株、诺卡氏菌属(Nocardia)3株、小单孢菌属(Micromonospora) 5株和盐孢菌属(Salinispora) 24株;抗菌活性筛选结果表明,36株共附生放线菌发酵粗提物对至少1种敏感细菌表现出一定的抑制作用,不同菌株发酵粗提物的抗菌活性存在明显差异,...     

雄烯二酮高产菌新金分枝杆菌MN4的全基因组测序及序列分析北大核心CSCD

【目的】新金分枝杆菌(Mycobacterium neoaurum)MN4是1株经诱变育种获得的高产雄烯二酮,并且能够耐受高浓度底物植物甾醇的突变菌株。为深入研究MN4菌株耐底物的机制及雄烯二酮的生物合成途径,有必要解析MN4菌株的全基因组序列信息。【方法】本研究采用高通量测序技术对MN4进行全基因组测序,然后使用相关软件对测序数据进行基因组装、基因预测与功能注释、COG聚类分析以及次级代谢产物合成基因簇预测等。【结果】新金分枝杆菌MN4基因组装获得33个Contigs,整个基因组大小为5.39 Mb,GC含量为66.9%,编码4920个蛋白基因,序列提交至Gen Bank数据库,登录号为JXYZ00000000。【结论】本研究首次报道了1株高产雄烯二酮菌株MN4的全基因组序列,分析了基因组的基本特征,初步解析了该菌株降解植物甾醇生产雄烯二酮的关键基因,将为MN4的功能基因组学研究及相关次级代谢产物的生物合成途径与异源表达研究提供基础。     

纤维素降解菌烟曲霉HZ1的基因组测序及生物信息学分析

【目的】烟曲霉Aspergillus fumigatus作为一类具有纤维素降解能力的真菌,对其基因组的研究,将有利于从A. fumigatus中挖掘和开发利用与纤维素降解相关的酶资源。【方法】利用CMC选择培养基和刚果红染色法从长足大竹象肠道中分离和筛选出纤维素降解菌A. fumigatus HZ1,同时采用Illumina PE150平台进行基因组测序,随后进行了相关的生物信息学分析,此外还利用了DNS法测定了其纤维素酶活。【结果】纤维素降解菌A. fumigatus HZ1基因组大小为27.45 Mb,GC含量为49.43%;通过NR、KOG、GO、Swissprot、eggNOG、KEGG和Pfam数据库注释结果表明基因组包含9473个基因;同时碳水化合物活性酶(CAZyme)注释结果表明基因组含有534个CAZyme基因,并与其他4种A. fumigatus基因组CAZyme分布无显著差异;本研究还鉴定出多种与木质纤维素降解相关的纤维素酶基因、半纤维素酶基因和木质素酶基因;此外纤维素酶活结果表明,在CMC培养基中其酶活呈上升趋势且具有较高活性。【结论】本研究首次对A. fumigatus HZ1基因组进行了测序和分析,探讨了其纤维素降解的遗传基础,并通过酶活验证了其纤维素降解潜力,为该菌的实际应用提供了理论基础。     

西沙石珊瑚共附生放线菌的分离培养及抗菌活性评价

【背景】珊瑚礁生态系统是海洋中一类极其重要的生态系统,健康珊瑚礁中丰富的共附生放线菌群体是珊瑚抵御各种致病菌的重要防线,因此,这类放线菌是寻找抗菌活性分子的重要资源,其药用潜力巨大。【目的】从西沙石珊瑚样品中分离共附生放线菌,并从中筛选具有良好抗菌活性的菌株。【方法】通过稀释涂布法分离珊瑚共附生放线菌,并根据16S rRNA基因序列构建系统发育树进行菌种鉴定;通过平板对峙法对放线菌进行抗菌活性筛选并确定目标菌株;将目标菌株涂布于不同氯化钠浓度的ISP2固体培养基上培养,测试其盐度耐受能力;通过平板对峙法对该菌株发酵产物的热稳定性和光稳定性进行测试;采用NanoPore和Illumina方法完成目标活性放线菌全基因组测序,并通过antiSMASH在线分析预测其次级代谢产物生物合成基因簇及其结构类型。【结果】从6份西沙石珊瑚样品中分离得到104株可培养放线菌,根据菌落形态和分离来源去重后对其中27株放线菌进行16S rRNA基因序列测序,通过序列比对和系统发育树分析将菌株初步鉴定为盐孢菌属(Salinispora)(25株)、链霉菌属(Streptomyces)(1株)和戈登菌属(Gord...