放线菌是发现新型天然产物的重要来源,其中,拟诺卡氏菌是链霉菌之外的一个重要活性天然产物合成者。北极深海环境的拟诺卡氏菌研究较少,具有合成新颖天然产物的巨大潜力。本文对来源于北冰洋3700m沉积物的拟诺卡氏菌(Nocardiopsis sp.Y469)开展了基因组学和转录组学分析,挖掘出新的套索肽生物合成基因簇,并对其开展了基因簇的直接克隆、异源表达分析。该菌株为适冷耐盐菌,生长温度范围为4~35℃,盐度范围为0%-12%。基因组序列全长6.7Mb,GC含量72.64%mol。基因组分析表明该菌株存在51个抗生素相关抗性基因,较多的基因涉及抗菌肽和多重耐药性转运系统的渗透酶合成与转运,同时,该菌株具有多个跟次级代谢产物合成相关的基因簇,如lantipeptide(羊毛硫肽化合物)、吩嗪、四氢嘧啶、嗜铁素、萜类细菌素、聚酮类、非核糖体多肽类、套索肽等生物合成基因簇,具有良好的天然产物挖掘潜力。单菌多化合物策略结果表明,不同培养基条件下,发酵产物从丰度、多样性到类型都有差异,五种不同培养基的甲醇提取物均具备抑制枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis CGMCC 1.3358)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani CICC40529)、串珠镰孢(Fusarium moniliforme CICC 40363)的活性,其中抗串珠镰孢活性最强,并且S3条件下培养菌株的甲醇提取物的抑菌活性最明显,体现出合成活性产物的潜力。针对菌株Y469在S3和SMMS培养基中发酵的转录组表达分析,发现有5941个共有基因,其中有219个差异基因基因只在SMMS条件下进行表达,67个差异基因只在S3条件下表达,对套索肽合成基因进一步分析发现,关键基因表达量低可能导致整个基因簇的沉默或者表达量偏低。因此本文针对该菌株套索肽合成基因簇的关键基因进行克隆与异源表达激活,以获得新颖结构的套索肽产物。利用Rec E/T和Redα/β克隆重组、属间接合转移技术,构建该新的套索肽生物合成基因簇关键基因的多个重组体系,以期在工程菌株中实现异源表达,获得目标产物。RT-PCR结果表明关键基因成功表达。高分辨率一级质谱扫和二级质谱扫描分析表明找到了疑似含有预测分子量的差异峰,但是该差异峰化合物比较复杂,未能真正纯化出预测产物。对差异峰进行抗菌活性初步筛选,发现具有枯草芽孢杆菌抑制活性,说明这一差异峰化合物中可能存在预测的新型套索肽。本文以北极深海放线菌Nocardiopsis sp.Y469为研究对象,基于基因组学与转录组学挖掘出多个天然产物合成基因簇,并对其套索肽生物合成基因簇进行了直接克隆与异源表达,对其产物进行了初步探索。本研究发现的新套索肽合成基因簇丰富了已有的套索肽库,并为极地微生物天然产物的挖掘和研究提供了技术思路。基于本研究,将为进一步深入探索挖掘拟诺卡氏菌丰富的活性天然产物及其基因簇资源、获得新型套索肽及其他活性产物奠定基因资源和研究技术基础。