基于全基因组测序解析不同瑞士乳杆菌菌株的遗传差异——以瑞士乳杆菌H9和H10为例

目的:瑞士乳杆菌是广泛用于干酪、发酵乳饮料等领域的重要发酵剂菌种之一.以瑞士乳杆菌H9和H10为例,解析不同瑞士乳杆菌菌株间的遗传背景和基因组差异,为菌株鉴定和开发应用奠定遗传学基础.方法:以瑞士乳杆菌H9和H10为例,结合NCBI数据库中其它16株瑞士乳杆菌全基因组完成图,通过比较基因组学方法探究不同菌株之间的遗传差...     

乳酸乳球菌乳酸亚种的~(m6)A甲基化差异研究

乳酸乳球菌乳酸亚种是常用的工业发酵剂菌种,具有较高的经济价值。乳酸乳球菌乳酸亚种BL19与IMAU10978的发酵特性存在较大差异,其中BL19具有良好发酵特性。本文比较2株存在明显发酵特性差异的乳酸乳球菌乳酸亚种BL19与IMAU10978,从基因组与~(m6)A甲基化角度探究2株菌的发酵差异化特性。通过单分子实时(SMRT)测序技术对BL19与IMAU10978进行全基因组测序与~(m6)A甲基化鉴定,并结合NCBI全基因组数据,比较不同菌株的功能基因差异和BL19与IMAU10978的~(m6)A甲基化差异。比较基因组分析表明:试验菌株的平均核苷酸一致性高达98.24%,且其功能基因不存在明显差异,均以碳水化合物和氨基酸代谢等为主。甲基化分析显示:IMAU10978与BL19的肽转运载体、PTS系统和2,3-丁二醇脱氢酶等相关基因的~(m6)A甲基化存在明显差异。本研究分析了BL19与IMAU10978的基因组与~(m6)A甲基化,发现2株菌的亲缘关系近且功能基因较为相似,~(m6)A甲基化差异可能是导致发酵特性差异的重要原因。此外,还初步探究工业发酵剂菌株基因组的表观修饰,为工业菌株的选育提供了理论基础。     

乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823全基因组测序及胞外多糖基因簇分析

目的:乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823是从内蒙古锡林郭勒盟自然发酵乳制品嚼口中分离得到的1株具有优良发酵特性且高产胞外多糖的乳酸菌。为探究其产胞外多糖的作用机制,对其进行全基因组测序并解析基因组序列信息。方法:使用PacBio SMRT三代测序技术对该菌株进行全基因组测序,采用生物信息学方法对其进行序列组装、基因预测和功能注释,并深入挖掘可能参与胞外多糖生物合成相关的基因信息。结果:乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823包含1条染色体DNA(基因组大小为2 458 520 bp,GC含量为35.2%)和3个环状质粒(pIMAU11823A、pIMAU11823B、pIMAU11823C,基因组大小和GC含量分别为127 965,24 554,7 734 bp和35.7%,39.5%,32.7%),同时发现该菌株基因组内具有乳糖、纤维二糖、蔗糖、果糖、甘露糖、半乳糖转运系统和7种糖核苷酸合成相关基因以及1个胞外多糖合成基因簇epsRXCDBEF(GTF1)H(GTF2)JKM。结论:本研究揭示了乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823的基因组特征,并预测了其胞外多糖的合成机制,为研究其产生的胞外多糖结构特征提供了理论依据,同时为该菌株在工业生产中的应用奠定理论基础。     

比较基因组学揭示鼠李糖乳杆菌Probio-M9在种内的基因组差异

鼠李糖乳杆菌是人和动物肠道的共生菌,在食品、医药和动物养殖等多个领域均有应用。本文以鼠李糖乳杆菌Probio-M9全基因组为对象,结合NCBI公开的214株鼠李糖乳杆菌基因组序列进行比较基因组学分析,解析不同鼠李糖乳杆菌基因组差异。结果发现,215株鼠李糖乳杆菌共识别到16 915个泛基因,247个核心基因;后续通过247个核心基因构建系统发育树,分离源和分离地不存在明显聚类趋势。鼠李糖乳杆菌Probio-M9处在分支最大的分支Ⅱ中,该分支各菌株之间的遗传关系近,差异很小,区分难度大;对分支Ⅱ中98株鼠李糖乳杆菌进行RAST注释分析,鼠李糖乳杆菌虽在功能方面整体存在高度相似性,但其中部分菌株与鼠李糖乳杆菌Probio-M9存在一定差异,相较于其它鼠李糖乳杆菌,鼠李糖乳杆菌Probio-M9具有更强的自身代谢、转录、运输等方面的调控能力,并且含有与益生功能相关的基因,如谷胱甘肽(gshAB)、胞外多糖(rmlA~rmlD、epsH)及提高宿主代谢能力(tagE)相关基因。通过比较基因组学揭示鼠李糖乳杆菌Probio-M9在种内的基因组差异,为鼠李糖乳杆菌Probio-M9的开发及应用奠定了基础。     

传统发酵乳制品中微生物多样性研究

为了探究传统发酵乳制品中核心菌群,本研究采用454焦磷酸测序技术对传统发酵酸牛奶、酸马奶和酸驼奶样品中微生物的群落多样性和丰度进行了分析。研究发现,在三份传统发酵乳制品中存在一定共有微生物群。这部分共有微生物的OTU(可分类操作单元)数目较少,但拥有较大比例的序列数。在门水平上,三份样品细菌和真菌菌门分别以Firmicutes(硬壁菌门)和Ascomycota(子囊菌门)为主。在属水平上,酸牛奶样品中的细菌属以Lactococcus(乳球菌属)为主,真菌菌属以Galactomyces(耐碱酵母属)为主;酸马奶样品中的细菌属以Lactobacillus(乳杆菌属)为主,真菌属以Vanderwaltozyma(范氏酵母属)为主;酸驼奶样品的优势细菌属以Lactobacillus(乳杆菌属)为主,优势真菌属以Galactomyces(耐碱酵母属)为主。在三份样品共有菌群中Lactococcus与Galactomyces、Lactococcus与Leuconostoc(明串珠菌属)的相对含量存在显著负相关(p<0.05),Leuconostoc与Galactomyces、Gibberella(赤霉菌属)与Prevotella(普氏菌属)的相对含量存在显著正相关(p<0.05)。结果表示,在三份传统发酵乳制品中存在共有微生物群落,且该微生物群群落之间存在一定相关关系。     

不同地区奶酪中乳酸菌多样性研究

乳酸菌作为奶酪中重要的微生物可改善奶酪风味及营养，其代谢产物有利于人体健康。为探究不同地区奶酪乳酸菌的多样性，以14份奶酪样品为研究对象，通过乳酸菌特异性引物与PacBio SMRT三代测序技术相结合的方法进行测序。结果表明：在14份奶酪样品中共发现14个乳酸菌属和65个乳酸菌种，其中乳酸乳球菌（27.10%）和嗜热链球菌（14.35%）为主要优势菌种，不同样品中乳酸菌菌群结构存在较大差异。通过主坐标分析发现：将奶酪样品分为3组，各组奶酪样品的主要优势菌属各有特点，这可能是由于采样地、气候和原料等因素所致。奶酪中鸡乳杆菌、植物乳杆菌和德氏乳杆菌等部分低丰度乳酸菌之间存在显著相关性。本研究结果表明：奶酪样品中乳酸菌菌群结构复杂多样，地理环境和气候是影响奶酪菌群结构的重要因素。本文通过研究不同地区奶酪乳酸菌的多样性，以期为乳酸菌资源开发提供参考依据。     

干酪乳杆菌Zhang分类学地位及潜在益生相关基因分析

干酪乳杆菌Zhang是本研究团队筛选出的具有优良特性的益生乳酸菌菌株。传统方法难以区分干酪乳杆菌及其近缘物种。因最近乳杆菌的系统分类进行了更新，故导致Zhang的分类地位需重新确认。本研究利用比较基因组学方法分析Zhang的分类学地位、耐药基因、致病性基因和环境抗性基因特征，探究该菌株基因组上携带的细菌素基因簇和潜在益生基因。比较基因组学结果显示Zhang与副干酪乳酪杆菌模式菌株ATCC 25302T的平均核苷酸一致性值是98.49%，通过分类学数据库比对和系统发育分析确认Zhang的分类学地位为副干酪乳酪杆菌。Zhang的基因组不含有耐药基因、致病性基因和环境抗性基因。在其基因组上注释到核心肽、LanT转运和引导切割及免疫或运输功能等Carnocin细菌素基因簇。此外，Zhang的基因组编码了谷胱甘肽合成、核黄素合成、黏附因子和分泌胞外多糖等潜在益生基因。本研究更新了Zhang的分类学地位为副干酪乳酪杆菌，揭示其不含有耐药基因、致病性基因及环境抗性基因，并注释到多个潜在益生基因，为该菌株进一步开发及产业化提供了数据参考。     

基于代码分离技术的报告书传输机制设计与开发

为解决EXCEL报告书模板、报告书在传输过程中数据量大、易损坏的缺点,项目组根据我院的报告书系统特点,设计开发了基于代码分离技术的报告书传输机制。文章对此进行介绍。     

鼠李糖乳杆菌Probio-M9的特异性荧光原位杂交探针设计及应用

宿主口服益生菌的定性和局部检测具有重要意义。本研究通过设计株水平特异性荧光原位杂交（FISH）探针来研究鼠李糖乳杆菌在宿主肠道中的定殖。根据鼠李糖乳杆菌Probio-M9和其它相关物种的基因组序列,分别设计了鼠李糖乳杆菌种水平特异性探针（Probe-16S）和鼠李糖杆菌Probio-M9菌株水平特异性探针（Probe-SP）。在使用15株鼠李糖乳杆菌菌株和15株其它益生菌验证这些特异性探针后,通过荧光原位杂交（FISH）验证鼠李糖乳杆菌Probio-M9菌株的特异性探针在体外和体内的适用性。结合荧光D-氨基酸（FDAA）探针,在大鼠的肠道中检测到鼠李糖乳杆菌Probio-M9的活细胞。本研究设计的FISH探针可从肠道菌群中特异性鉴定鼠李糖乳杆菌Probio-M9,该方法可与FDAA探针结合使用,以进一步探索该益生菌菌株在宿主肠道中的定位。