土壤是地球上生物多样性最好的生态系统,1克土壤就包含了数以百万计的微生物。微生物是生物活性天然产物(如抗生素、抗癌药物、生物酶)的主要来源之一。然而,只有不超过1%的微生物可以在标准实验室条件下被培养。将整个土壤基因组看成一个单元而不是先培养微生物,这种方法就是宏基因组方法,而这整个土壤基因组就是宏基因组。采用宏基因组方法,将不可培养的微生物的基因转入可培养微生物,进而进行基因功能研究与天然产物表达,可以发掘新的基因和天然产物资源。通过采集云南的土壤样品,经直接裂解提取环境高分子量总DNA,离心、电泳纯化去除腐殖质,透析、浓缩后获得可用于构建文库的eDNA。本次研究中,构建了 10,000,000克隆数的YNF3文库和100,000克隆数的YNF8文库。YNF3和YNF8文库的插入片段大小平均值分别为约37.3 kb和38.2 kb。许多天然产物中的卤素取代基深刻影响着其生物活性,天然产物的卤化过程通常由卤化酶催化,通过对卤化酶基因簇进行系统发育分析可以初步推断产生化合物的可能性。通过筛选含有卤化酶基因的单克隆为探索产生卤化物的潜力打下基础,在YNF3和YNF8文库中采用序列筛选来寻找卤化酶基因,最终获得16个卤化酶相关单克隆。系统发育分析结果表明16个单克隆的基因簇存在着产生化合物的可能性。酯酶属于水解酶的一类,善于分解短链水溶性的脂肪酸酯(小于10个碳原子),在不同领域有很多应用,例如食品中的脂肪改性以提高口感和营养价值,去除纸浆中的沥青,作为洗涤剂中的添加剂,生物柴油的生产等。通过功能性筛选,在YNF8文库中获得了新型酯酶EstGX1,并对其生化特性进行了研究。EstGX1的偏好底物为C4,而几乎不水解C14,这表明EstGX1是一个羧酸酯酶。EstGX1最适pH为9.0,是一个碱性酯酶。EstGX1最适温度为46.4℃C,同时,EstGX1在4℃C下具有20%以上的相对活性。EstGX1在50℃C保温50 min后仍具有60%以上的相对活性。EstGX1对部分表面活性剂(例如Tween-20、Triton X-100)具有较好的耐受性,对部分有机溶剂也具有良好的耐受性,如乙醇、异丙醇、DMSO。EstGX1的Km值为45.12μM,比活为57.23 U.mg-1,Vmax为8.07 μmol.min-1。在表面活性剂的作用下,EstGX1仍然能保持较好的活性,该酶可以在洗衣行业里得到良好的利用。