一株高产苯乳酸的古墓土壤葡糖醋杆菌FBFS97的全基因组测序与分析

【背景】苯乳酸(phenyllactic acid,PLA)是一种应用潜力巨大的天然广谱抑菌物质。本课题组前期分离得到一株高产PLA的醋酸菌(acetic acid bacteria,AAB)——葡糖醋杆菌(Gluconacetobacter sp.)FBFS97,但尚未鉴定到种,而且其产PLA的分子机理尚不清楚。【目的】确定FBFS97的种属关系,解析FBFS97的遗传信息,特别是与PLA产生相关的基因。【方法】采用光学显微镜和扫描电镜对FBFS97的菌体形态进行表征,通过16S rRNA基因序列分析对FBFS97进行分类鉴定,并以高效液相色谱分析苯丙氨酸对其产PLA的影响。在此基础上,对FBFS97进行全基因组测序、拼接和基因预测,并进行GO/COG聚类、KEGG代谢通路和VFDB毒力等分析,以及PLA生物合成途径的预测。【结果】根据16S rRNA基因序列的比对结果,结合形态学分析,该菌被鉴定为古墓土壤葡糖醋杆菌(Gluconacetobacter tumulisoli)。将1 000 mg/L苯丙氨酸添加到FBFS97液体培养基中,发酵液中PLA最高浓度可达400 mg/L,为对照组的8倍。该菌的基因组大小为3 988 308 bp,(G+C)mol%含量为66.62%,编码基因3 500个;KEGG代谢通路分析表明,该菌基因组中存在经莽草酸途径合成PLA的所有基因;VFDB毒力预测结果显示,该菌基因组中不存在产生毒素的相关基因。【结论】首次报道了一株高产PLA的AAB——古墓土壤葡糖醋杆菌FBFS97的全基因组序列信息,并发现该菌株的基因组中含有合成PLA的所有相关基因,为后续进一步研究FBFS97产生PLA的生物合成途径提供了理论依据。