传统发酵乳中细菌多样性及其功能基因研究

发布时间：2018-04-22 11:39

本文选题：酸马奶 + 单细胞扩增技术　；参考：《内蒙古农业大学》2017年博士论文

【摘要】：传统发酵乳具有悠久的制作和食用历史,是乳酸菌等微生物资源的宝贵载体。其中,酸马奶因丰富的营养价值和特有的医疗功效,而具有重要的研究和应用价值。纯培养和一般的宏基因组方法只能重构生态环境中具有生长优势的微生物信息,无法准确分析传统发酵乳中的微生物多样性。单细胞技术因具有检测低丰度及不可培养微生物的技术优势,近来受到研究人员的关注。本研究采用单细胞扩增技术与宏基因组方法相结合的策略,对酸马奶中的细菌多样性及其功能基因进行分析。本研究将采集自蒙古国和内蒙古地区的酸马奶样品稀释获得30份单细胞悬液,用于单细胞全基因组扩增。采用Illumina测序技术对酸马奶样品进行分析,共鉴定出24种细菌,除酸马奶中常见的优势细菌,如Lactobacillus helveticus、Lactococcus lactis、Lactobacillus kefiranofaciens、Streptococcus parauberis 和 Enterococcus faecium外,还鉴定出3个低丰度物种,包括Lactobacillus otakiensis、Streptococcus macedonicus和Ruminococcus torques。采用PacBio单分子实时测序技术(SMRT)进一步分析酸马奶单细胞悬液,共鉴定出62种细菌。与采用Illumina测序技术获得的细菌种相比,PacBio SMRT鉴定出的物种数量提高约2.58倍。除常见物种外,还发现另外6种低丰度的乳酸菌物种,分别为 Lactobacillus gallinaruum、Lactobacillus parakefiri、Lactobacillus parabuchneri、Leuconostoc citreum、Lactobacillus sunkii 和 Lactobacillus hamsteri。酸马奶中除检测到乳酸菌和醋酸菌等常见细菌外,还检测到微量的病原菌(如:Klebsiella pneumonia、Mycobacterium orygis、Salmonella enterica、Streptococcus gallolyticus、Streptococcus alactolyticus、Kluyvera cryocrescens 和 Acinetobacter lwoffii)以及其他具有生物学应用潜力的物种(如:Macrococcus caseolyticus和Lysobacter xinjiangensis)。这些研究结果不仅有利于全面了解酸马奶中的细菌组成,而且为发酵乳生产过程中的细菌污染检测提供了新的方法。为深入了解酸马奶中细菌编码的基因功能,对其进行京都基因与基因组百科全书数据库(KEGG)、蛋白质直系同源簇数据库(COG)和碳水化合物活性酶(CAZy)数据库注释分析,结果表明酸马奶中细菌编码丰富的氨基酸转运和代谢及碳水化合物转运和代谢基因,特别是含有大量的乳糖代谢基因,这些基因对酸马奶中细菌的生长繁殖及其特有风味的形成具有重要意义。此外,酸马奶中细菌还编码大量的糖苷水解酶和糖苷转移酶基因,这些碳水化合物活性酶具有重要的生物学应用潜力。单细胞扩增技术与宏基因组方法结合的研究手段能够快速、精准的揭示传统发酵乳中的细菌构成,为传统发酵乳中微生物多样性及功能基因研究提供了新的思路。
[Abstract]:In addition to the common species , six kinds of low abundance species such as Lactobacillus helveticus , Lactobacillus parakefiri , Lactobacillus parabuchtii , Leuconostoc citreum , Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus hamsara were identified . ( e.g . Macrococcus caseolyticus and Agrobacterium bacter xinjiangensis ) , as well as other species with potential for biological applications . This research results not only in understanding the composition of bacteria in sour milk , but also providing a new method for the detection of bacterial contamination during the production of sour milk . The results show that the bacteria in sour milk contain abundant amino acid transport and metabolism , carbohydrate transport and metabolism genes , especially the large amount of lactose metabolism genes . These genes have important biological application potential . The research methods of single cell amplification and macrogenome approach can quickly and accurately reveal the bacteria composition in traditional fermented milk , and provide a new idea for the research of microbial diversity and functional gene in traditional fermented milk .

【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS252.1

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