反刍动物肠道与粪便中共生放线菌多样性及资源开发

放线菌在天然产物的产生与筛选中都占有重要位置。为提高天然产物的筛选效率，国际上在利用功能基因组研究成果改进或设计新的筛选系统的同时，也正在开展从自然生态系统中选择性分离放线菌的新技术，其中稀有放线菌的分离尤其受到重视。在脊椎动物与无脊椎动物肠道与粪便中均发现大量的稀有放线菌。动物肠道共生放线菌与动物宿主关系极为密切并且适应厌氧环境，对其中的放线菌资源进行研究有望发现具有应用前景的放线菌特性与新型放线菌资源。本项目同时利用传统与分子生态学技术研究反刍动物肠道与粪便中共生放线菌的类群与不同生物学特性，重点研究厌氧环境下放线菌的生物学特性（包括是否产生有利宿主消化的酶，抗菌与抗寄生虫抗生素，维生素，氢化酶活性，硝酸盐呼吸活性以及金属还原能力等）与放线菌中的活性类群，不仅有望发现新的放线菌种类及新的生物特性而且可以科学认识放线菌对动物生长的影响机理，为合理使用抗生素打下基础。

放线菌是有重要开发价值的微生物资源，但目前对于动物共生放线菌类群及生理特征的研究十分缺乏。本项目包括反刍动物牛羊粪便中放线菌类群分析，主要放线菌类群分离以及活性分析等内容。.主要发现以下结果：.1. 在牛粪中分离到的放线菌大多为链霉菌属，还分离到拟无枝菌酸菌属与小单孢菌属。羊粪中主要分离到链霉菌属与纤维微菌属。.2. 采用放线菌特异性引物扩增发现：牛粪中存在11个放线菌分类单元，主要为分枝杆菌属Mycobacterium (29 clones, 38.7%)等；羊粪中存在9个放线菌分类单元，主要为气微菌属Aeromicrobium (29 clones, 48.3%) 。.培养方法获得的类群并未在克隆文库中发现，而采用克隆文库构建技术获得的放线菌16S rRNA基因与标准菌株的相似性在98％以下，一般在97％左右，有可能是属于新的属。这些结果表明在牛羊粪中还存在较多的未研究放线菌类群，设计新型分离技术分离这些放线菌仍是一个重要的研究方向。. 因此目前采用的基于PCR的微生物类群分析方法很有可能将一些类群遗漏，培养方法仍是一种重要的研究微生物资源的方法，其它分子生态学方法应该协同使用，才能降低遗漏的风险。. 对分离菌株的生理活性进行分析还有以下发现：.1. 所有分离的放线菌均表现出较强的利用纤维素与木聚糖的能力，在木质素存在时可以降解麸皮，稻草秸秆与棉籽壳，生成还原糖，同时有些菌株可积累较高浓度的油脂，在生物能源领域有重要应用前景。.2. 对具有抗多种细菌、真菌活性的链霉菌S161产生的代谢产物进行分析，发现链霉菌S161产生曾在畜牧业上使用的促生长离子载体抗生素nonactin，据此推测放线菌与反刍动物之间表现出共生关系。该结果显示肠道微生物产生的代谢物对于宿主动物有较大的影响。. 由于高通量测序成本低廉且覆盖度很高，但采用通用引物很难获得完整的放线菌类群信息，所以设计放线菌特性性引物用于放线菌高通量分析十分重要。筛选的两种引物对适合放线菌类群分析，用于植物根际土壤，海底腐木，植物内生放线菌，草食动物肠道放线菌类群分析，放线菌的比例达到99%以上，并且两种策略获得的放线菌类群基本一致，为进一步建立定向分离稀有放线菌打下基础。