研究背景:肠道微生物代谢与人类健康紧密相连[1,2],尤其是肠道菌群的短链脂肪酸（short-chain fatty acids,SCFAs）含量对人体健康至关重要[3]。目前,对肠道脂肪酸细菌的研究主要基于测序数据给出了一些种属,对于来源于人体肠道的产SCFAs的纯培养菌株比较缺乏。通过多种培养基对肠道内产生SCFAs菌的筛选,获得高产SCFAs菌株,并挖掘其潜在应用价值,有着非常重要的临床和现实意义。研究目的:利用多种培养基对肠道内产生短链脂肪酸菌株进行筛选,获得高效产SCFAs的细菌资源和特异性培养基;挖掘潜在应用价值高的菌种资源。研究方法:1.根据有关肠道细菌的特性,设计特异性培养基,进行纯培养。样品来源于健康成年女性,且六个月内未服用抗生素,无肠道相关疾病。采样前对志愿者进行采样指导,做好标记,2小时内处理完样品。对粪便样品进行分离纯培养,得到纯菌株,提取菌株DNA,获得了 62株菌。利用气相色谱质谱联用（GC-MS）测定这些菌株体外发酵葡萄糖产SCFAs浓度,筛选出产SCFAs含量高的菌株,并对其中的一些菌株做了无细胞上清液抑菌实验。2.对筛选出来的产 SCFAs 细菌 Lactococcusgarvieae（L.garvieae）CF11 进行的全基因组功能测序,使用相关软件对数据进行基因组组装、基因的预测及功能注释;对已经公开不同来源的L.garvieae和CF11进行基因组学的基本特征分析、产SCFAs途径和细菌素的挖掘,毒力因子的分析。3.对L.garvieae CF11的进行体内功能验证。为了研究CF11在健康肠道内是否有益生作用,我们比较分析干预与未干预的SD大鼠肠道菌群微生物的特征,及其对代谢产物 SCFAs 的影响。并通过 PICRUSt（Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States,PICRUSt）预测细菌的代谢功能谱。研究结果:1.分离得到了 62株肠道细菌,经16S rRNA基因鉴定分布在11个属;细菌体外发酵产SCFAs含量的最优碳源为葡萄糖、最优pH为7.0、最佳产酸时间为8 h,其中Staphylococcus epidermidis CF21是第一株被发现高产异丁酸的肠道细菌;部分菌株的无细胞上清液在24 h时明显抑制了常见肠道致病菌的生长,拮抗作用明显,统计结果P＜0.05,差异有统计学意义。筛选出产SCFAs高和拮抗作用强的L.garvieae CF1 1作为后续研究的菌株。2.L.garvieae CF11进行全基因组测序,质控的数据量为2,067,135,965 bp,GC含量占38.21%。基因组结构注释,总共得到1982个完整的编码区,根据数据库的功能注释,发现L.garvieae CF1 1主要是通过糖酵解产生短链脂肪酸和乳酸。也发现了一些与防御功能相关的噬菌体化基因和蛋白,其中包括位于染色体上的糖肽抗生素抗性蛋白和细菌素。3.L.garvieae CF11的体内实验发现L,garvieae CF11能够提高SD大鼠肠道产SCFAs的细菌丰度,提高代谢产物SCFAs的产量。研究结论:本课题根据特异性培养基的培养及GC-MS筛选,首次发现高产异丁酸的肠道细菌Staphylococcus epidermidis CF21;获得具有研究价值且能够成为潜在益生菌的菌株L.garvieae CF11,发现这株菌能发酵碳水化合物产SCFAs,且CF11的无细胞上清液对致病菌具有拮抗作用。全基因组测序结果证实了 CF11产SCFAs的糖酵解途径,防御功能相关的噬菌体化基因和蛋白,其中包括位于染色体上的糖肽抗生素抗性蛋白和细菌素等,为CF11成为临床的微生态制剂提供了理论基础和支持。L.garvieae CF11未来可能具有成为益生菌的应用潜力。