人肠道鼠李糖乳杆菌的比较基因组与部分生理生化特性研究

发布时间：2020-08-13 06:35

【摘要】：鼠李糖乳杆菌是一种常见的商业化益生菌,目前关于其生理特性及功能的研究相对成熟。随着基因组测序的发展,鼠李糖乳杆菌基因组信息日益完善,NCBI数据库现已公开162株鼠李糖乳杆菌的基因组信息。目前基于基因组与生理生化特性的关联性研究,分析了鼠李糖乳杆菌的粘附作用,碳水化合物利用以及抗生素耐受性等,然而现有研究局限于国外菌株,缺乏中国鼠李糖乳杆菌的相关数据。本论文以筛选自中国人群的鼠李糖乳杆菌为研究对象,研究菌株的基因组特征与生理生化特性,为适合中国人群的鼠李糖乳杆菌的选育和开发提供理论依据。主要研究结果如下:(1)通过比较基因组学方法,研究了筛选自中国不同地区人群的70株鼠李糖乳杆菌菌株的基因组信息,结果显示,鼠李糖乳杆菌预测基因组大小2.77 Mb~3.10 Mb,ORFs数量2676~3024个,tRNA基因为30~61个,GC含量46.60%~47.49%。其泛基因组大小为8395个,目前暂处于开放状态,与国外鼠李糖乳杆菌研究结果相似。基于同源基因和ANI值构建的进化树均表明菌株聚类与宿主地区、年龄和民族无显著关系。此外,19株菌株含有spaCBA基因,2株含有spaBA基因。(2)基于基因组与生理生化特性的关联,分析了鼠李糖乳杆菌碳水化合物利用能力。结果显示,70株鼠李糖乳杆菌与国外菌株LGG的基因组中含有α-海藻糖苷酶,岩藻糖苷酶等27个GH家族基因,其分布体现种内菌株的个体差异。碳水化合物利用实验显示70株鼠李糖乳杆菌均可以利用葡萄糖、D-核糖、半乳糖、D-海藻糖、L-岩藻糖、蔗糖和D-甘露醇,大部分菌株可以利用D-纤维二糖、D-山梨醇、乳糖、麦芽糖,少部分菌株可利用低聚木糖、L-阿拉伯糖、棉子糖、低聚果糖和木糖。结合基因组分析结果显示,菌株的碳水化合物利用与GH家族基因、PTS系统及基因簇有关。(3)通过基因组与生理生化特性的结合分析,研究了鼠李糖乳杆菌抗生素耐受性。结果显示,70株鼠李糖乳杆菌与LGG的基因组中预测含有万古霉素、四环素、氟喹诺酮类抗生素等相关抗性基因、转运蛋白以及外排泵的种类介于55~60种,基因组中抗性基因个数范围为113~137个。抗生素耐受实验结果显示,70株菌株对万古霉素完全耐受,而对链霉素完全敏感。结合基因组分析结果显示,菌株的耐药性与抗生素耐药基因、外排泵和相应的蛋白有关。(4)通过体外模拟胃液和肠液,研究了70株鼠李糖乳杆菌的耐受性。结果显示,70株所测菌株在模拟胃液中存活率大于31.50%,8株耐受肠液能力低于0.01%。中国人肠道鼠李糖乳杆菌的耐受能力不如LGG。结合菌株基因组分析结果显示,菌株的耐酸能力与dapA、clpP等基因以及氨基酸代谢酶有关,耐胆盐能力与牛磺酸ABC转运蛋白和胆盐运输系统有关。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.3
【图文】：

鼠李糖乳杆菌,基因组

江南大学硕士学位论文增加数从刚开始的 190.12 个逐渐减少至最后一组的 54.37 个（杆菌的泛基因组尚且处于一个相对开放的状态，有可能随着基于闭合，因此还有待进一步了解这一物种的遗传多样性。本文组趋势与 Kant 等[25]对国外 13 株鼠李糖乳杆菌的泛基因组研究量相对较大，原因在于其研究的鼠李糖乳杆菌仅有 13 株，而度内随着基因组的增加而增加。

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即所有菌株共有的基因，主要负责基本生物学功能以及达、能量产生、氨基酸代谢等，本文中对 FTJDG4-G3 ）与 Douillard 等[84]对 NCBI 数据库中模式菌株 LGG 的能[S]的注释。核心基因组相关曲线随着基因组的增加而入后逐渐趋于平稳，根据公式可知 71 株鼠李糖乳杆菌核本研究的鼠李糖乳杆菌核心基因组数量小于 Kant 等[25]研组数 2095，是由于在一定程度内随着菌株数量的增加，图 3-2 鼠李糖乳杆菌新增加基因个数Fig.3-2 The number of newly added genes of L. rhamnosus.18

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李糖乳杆菌的比较基因组分析揭示了共有的直系同源基李糖乳杆菌的同源基因为 1870 个。不同菌株的特有基25]人一致，体现国内外鼠李糖乳杆菌的菌株个体差异，围为 5-146 个基因（图 3-4）。相比于其他鼠李糖乳杆1L2 的特有基因数最多，为 146 个，表明该菌株更具多[53]。图 3-3 鼠李糖乳杆菌核心基因功能Fig.3-3 The function of core-genome of L. rhamnosus.

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