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酚酸类物质广泛分布于自然界中,并且是与高等植物生长密切相关的次级代谢产物。越来越多的研究表明酚酸类物质在化感自毒作用中发挥着重要作用。根皮苷作为苹果植株及连作土壤中含量最多的酚类物质,扮演着酚酸类物质“仓库”的角色。而微生物活动又是对土壤酚酸降解的主要途径。因此探索微生物对酚酸的降解机理逐渐成为研究的热点。本研究以实验室前期分离保藏的食树脂新鞘氨醇菌(Novosphingobium subarcticum)AMCC100102为实验对象,对其降解根皮苷的产物进行了HPLC分析并推测了降解通路。依据降解通路确定了首要的研究基因β-葡萄糖苷酶(beta-D-glucosidase)基因;采用转座子插入法筛选根皮苷降解缺陷株未果后对其基因组进行框架图测序,发现其含有11个β-葡萄糖苷酶基因,通过差异培养来检测这11个基因的表达差异,检测到了2个差异基因并对这2个基因进行了外源表达。获得的研究结果如下:(1)以根皮苷为唯一碳源对AMCC100102进行培养并对发酵液中的降解产物进行HPLC检测,检测出根皮素、间苯三酚、对羟基苯丙酸、对羟基苯乙酮、对羟基苯甲酸和原儿茶酸共6种酚类物质,并推测出根皮苷的降解通路(图3-3)。(2)采用Illumina测序技术对AMCC100102基因组框架图测序,结果显示其基因组大小约为6.11MB,GC含量为65.73%,共含有5974个基因,基因平均长度为938bp;AMCC100102基因组与Novosphingobium resinovorum和Sphingomonas这两个属的基因组相似度最高,分别达到47.87%和20.39%。(3)将AMCC100102基因组数据与GO、KEGG、COG、NR数据库进行比对,共发现11个β-葡萄糖苷酶基因;分别用葡萄糖和根皮苷为唯一碳源培养AMCC100102,反转录PCR检测这11个基因的表达差异,仅有bdg5和bdg6具有表达差异。bdg5仅在根皮苷为碳源的处理中被表达;bdg6在葡萄糖和根皮苷的处理中都进行表达,但在根皮苷处理中的表达量要大于葡萄糖处理中的表达量。经过保守结构域分析,BDG5属于BgIB超家族,BDG6属于Glyco-hydro-1超家族。(4)分别构建bdg5和bdg6的原核表达载体并分别命名为pET30a(+)-bdg5和pET30a(+)-bdg6。经硅胶板GF254薄层层析检测证明融合蛋白BDG5和BDG6皆具有根皮苷降解活性;经Ni-NTA纯化分离得到了较纯净的融合蛋白。