重要嗜熱真菌生物合成功能基因組學和代謝組學研究

《重要嗜熱真菌生物合成功能基因組學和代謝組學研究》是依託雲南大學，由

牛雪梅擔任負責人的國家自然科學基金專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：重要嗜熱真菌生物合成功能基因組學和代謝組學研究
• 負責人：牛雪梅
• 依託單位：雲南大學
• 項目類型：專項基金項目

項目摘要

真菌中豐富多樣的代謝物是發現先導化合物的重要源泉。嗜熱真菌是研究耐熱性酶和孕育重要化學產品及生物燃料的最佳材料。本課題前期研究在嗜熱籃狀菌和疏棉狀嗜熱絲孢菌發現活性顯著雜合生物鹼合成的關鍵前體Talathermophilins和細菌類型的新奇骨架PKS/NRPS大環內酯Thermolides。對線蟲活性研究表明Thermolides與當前最好綠色殺線蟲農藥阿維菌素相當。對PKS/NRPS合成酶編碼基因的初步研究，發現基因類型與嗜溫真菌存在明顯差異。為深入發掘嗜熱真菌資源中高活性代謝物和研發新型高效綠色農藥奠定基礎，本課題擬開展這兩株嗜熱真菌生物合成功能基因組學和代謝組學研究。分析真菌生物合成基因及其在基因組中的分布，敲除相關基因，比較突變菌株和野生菌株的基因表達和代謝圖譜差異，鑑定代謝中間體產物和衍生物的結構，解析重要次生代謝生物合成機制及相關通路，為嗜熱真菌的開發利用提供科學依據。

結題摘要

所有研究內容均已按計畫圓滿完成，各項考核指標均已完成。所有研究內容均已按計畫圓滿完成，各項考核指標均已完成。首次成功地在嗜熱杜邦菌和嗜熱疏棉狀菌中建立同源重組的原生質體轉化的基因敲除體系，並通過最佳化該體系，使同源重組率達到20%；首次成功地在嗜熱杜邦菌中建立基於CRISPR-Cas9技術的原生質體轉化的基因編輯體系，並通過最佳化該體系，使單基因編輯成功率達到85%，雙基因編輯達37%。通過生物信息學和分子生物學以及天然產物化學的研究方法, 共構建30個基因編輯突變菌株，包括嗜熱杜邦菌株全部關鍵生物合成基因和相關合成調控基因的突變菌株，和嗜熱疏棉狀菌中全部PKS生物合成基因的突變菌株，並分析其表型與代謝圖譜差異。鑑定了嗜熱杜邦菌和嗜熱疏棉狀菌中抗線蟲大環內酯的生物合成途徑中的兩條關鍵基因簇及其8個關鍵基因，發現高溫真菌YM3-4發酵液處理過的腐殖土能使番茄根的線蟲侵染產生的根結降低30%以上，同時使番茄果實更大，更紅和更重，能明顯提高番茄果實的品質。大規模發酵5株突變菌株和富集發酵液及菌絲體，對發酵液從中鑑定化合物60餘個，差異化合物40個，新奇化合物15個。共發表論文14篇，SCI重要期刊發表研究論文11 篇，其中Organic Lett (IF 6.579，Nature Index期刊) 2篇, J Agric Food Chem (IF 3.154，SCI一區) 3篇, Environ Microb和Appl Environ Microb (SCI 二區)各1篇等，獲國家發明專利授權3項，申請專利9項。培養博士研究生1和碩士生16名，均已獲得學位， 現培養碩士研究生11名和培養博士研究生4名。項目負責人在國內外學術會議上做特邀報告（1次）和邀請報告（5次）。