蚂蚁共生放线菌Streptomycescapitiformicae的鉴定及全基因组测序分析

1、蚂蚁共生放线菌Streptomycescapitiformicae的鉴定及全基因组测序分析近年来新型抗生素发展缓慢, 人们逐渐发现昆虫共生菌, 能够产生大量有活性的次级代谢产物 , 特别是针对病原菌能够表现出明显拮抗活性的菌株, 从此类菌株分离得到抗生素的概率要远大于无拮抗活性的菌株。同样现代分类学意义上的新菌 , 也是新型抗生素与高效抗菌素的主要来源。从昆虫共生菌所分离得到的化合物, 总体来说是对昆虫自身无毒害作用的,所以理论上此类型的抗生素所产生的毒副作用相较于其它分离源的菌株更加温和 , 故此类抗生素可以较为安全的投入到动植物上使用。也正是因为昆虫共生放线菌产生的化合物具有毒副作用弱、活

2、性效果好、抗生素结构新颖 , 不易产生耐受等优点 , 相关研究逐渐受到科研工作者的重视。昆虫也因其种类繁多而变为新型抗生素发掘的重要来源 , 对于治疗和防御如今已产生耐药性的病原菌以及新型疾病的日益增多具有重大意义。 本研究第一步先是以实验室分离的一株蚂蚁头部共生菌株 1H-SSA4为供试菌株 , 对该菌株的16S rRNA进行测序 , 通过 Ezbiocloud 数据库比对分析可知 , 该菌株 1H-SSA4可能为链霉菌属的一个新种 , 采取多相分类学方法进行新种分类学鉴定; 通过培养特征比较、形态特征观察、 生理生化指标对比、 化学成分对比等多方面分别进行鉴定 , 最终确定该菌株1H-SS

3、A4为链霉菌属的一个新种。第二步是通过对 1H-SSA4的次级代谢产物的主产物进行分离, 共分离得到 3个已知 Angucyclinone 类抗生素同系物 , 而后对 1H-SSA4进行全基因组分析 , 验证了 Angucyclinone 类抗生素生物合成基因簇的存在 , 并分析了生物合成基因簇的组成 , 同时标注了 1H-SSA4还可能产生的其余三类化合物组成。 实验结果如下 :(1)通过对菌株 16S rRNA的测序对比 , 结果显示菌株 1H-SSA4可能是一株新的链霉菌,与第一相似 Streptomyces hygroscopicus subsp.ossamyceticus NBRC

4、13983T的相似性为 98.9%,1H-SSA4与第一相似菌和其它三株相似菌Streptomycestorulosus LMG 20305T(98.8%),Streptomyces ipomoeae NBRC13050T(98.5%),StreptomycesdecoyicusNRRL2666T(98.4%)在三种系统进化树中均能形成稳定分支。通过对菌株 1H-SSA4的形态特征观察发现其与相似菌株存在明显差别, 且孢子链形态呈螺旋状完全符合链霉菌属特征, 生理生化结果与相似菌存在明显的不同 , 化学分类学特征 ( 全细胞水解糖、磷酸类脂、甲基萘醌、脂肪酸 ) 等成分含量及比例均符合链霉菌属

5、的特征。而 DNA同源性结果显示均 <70%, 表明菌株1H-SSA4在基因组成上与四株相似菌存在不同, 因此确定菌株 1H-SSA4是链霉菌属的一个新种 , 命名为 Streptomyces capitiformicae,典型菌株是1H-SSA4T(=DSM 140537T=CGMCC 4.7403T)。(2) 通过对菌株 1H-SSA4T进行扩大发酵培养 , 对发酵产物根据不同的分离原理进行分离 , 利用现代光谱学等手段 , 进行化合物相对构型的分析与鉴定 , 得到三个化合物 1H01、1H02和 1H03,并根据现代光谱学技术初步确定了三个化合物的相对构型。查阅了相关文献 , 基本确定了化合物 1H01和化合物 1H02为Angucyclinone 类抗生素 8-O-methyltetrangulol和 8-O-methyltetrangomycin,化合物 1H03为 Angucyclinone类抗生素 Fugianmycin B, 三种化合物均符合醌酮类化合物构型。通过