嗜盐放线菌功能基因及其次生代谢产物资源的挖掘

The project plans in the advantage of halophilic actinomycetal species resources, mining of halophilic actinomycetal functional gene and their secondary metabolites resources. At present, in halophilic actinomycetes species resources, China is leading the international level, halophilic actinomycetal type strains accounted for more than 80%. Based on the whole genome sequencing, using functional gene and its bioinformatics technology, study on the functional gene diversity of halophilic actinomycetal polyketide and non-ribosomal peptide compound, the rule of distribution in different species and between different habitats and environmental factors effecting on the functional gene distribution, revealing the diversity of a hypersaline environment actinomycetes at the species and functional gene level and evaluation of the potential value of application; In genomics and bioinformatics, predicting the polyketide and non-ribosomal peptide compounds structure, through genomics and metabolomics technology for mining secondary metabolites resources. In halophilic actinomycetal functional genes and their secondary metabolites levels, solution of halophilic actinomycetes can become a new bacterium source for new secondary metabolites

本项目拟在嗜盐放线菌物种资源优势的前提下，挖掘嗜盐放线菌功能基因及其次生代谢产物资源。目前，中国在嗜盐放线菌物种资源研究领域处于国际领先水平，生效发表的嗜盐放线菌物种占80%以上。基于全基因组测序，运用功能基因、生物信息学的技术，系统研究高盐极端生境嗜盐放线菌的编码聚酮类和非核糖体多肽类化合物的功能基因的多样性、在嗜盐放线菌不同种属间和不同栖息地间的分布规律及主要环境因子对功能基因分布的影响，揭示高盐环境放线菌在物种和功能基因水平上的多样性和潜在应用价值；在基因组学和生物信息学的基础上，基于功能基因的信息去预测聚酮类和非核糖体多肽类化合物的结构，通过基因组学和代谢组学技术来进行次生代谢产物资源的挖掘。在嗜盐放线菌的功能基因及其次生代谢产物水平上，解答嗜盐放线菌能否成为产生新次生代谢产物新菌源的重大科学问题。

对新疆艾丁盐湖的2个盐沼样品，采用Biolog GP2板预测盐湖样点的“有效底物”，建立高效分离方法分离得到13个经典产丝放线菌属，覆盖了已报道盐环境放线菌中经典产丝放线菌的73%，发现了13个属级未知类群，丰富了嗜盐放线菌物种资源。.利用特异性探针，对基因组DNA基因库进行高通量筛选，最终完成近500嗜盐放线菌的多种类型功能基因的筛选，其中87株含有Ⅰ型PKS基因，82株含有Ⅱ型PKS基因，83株含有NRPS基因，40株含有DTS基因。说明聚酮类、非糖体多肽类化合物广泛存在于嗜盐放线菌中，萜类化合物也有少量存在。四种不同类型基因的筛选在某些菌株中出现重复，这些菌株可能同时含有2种或2种以上的不同基因类型，这意味着它可能具有产生多种类型化合物的能力。同时，4类功能基因的氨基酸序列系统发育分析，发现盐环境放线菌和其它生境的差异较大并且独立成簇。这些发现，说明盐环境放线菌菌株具有丰富、独特的代谢产物功能基因。.通过8种病原菌抗菌活性筛选，筛选出1株抗伤寒沙门氏菌的高活性菌株YIM 98172。基于铁、铜载体活性筛选，初步完成嗜盐放线菌发酵条件的优化。完成初步筛选出的7株菌株全基因组测序。.发现一株具有菌丝分化（基内菌丝和气生菌丝）、产长孢子链、放线菌状的嗜盐古菌YIM 93972，是至今为止首次发现的具有高级形态分化的古菌。已完成多相分类，全基因组测序等研究。.发表SCI论文2篇，培养硕士研究生3名。