植物乳植杆菌P9响应黄曲霉过程中DNA甲基化及转录组学特性研究

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植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)P9分离自内蒙古巴彦淖尔市酸粥样品,具有较高的农药降解活性、拮抗食源性致病菌和抑制农业致病霉菌活性,本研究经过初步试验发现L.plantarum P9对黄曲霉也具有良好的抑制活性。但目前关于植物乳植杆菌抗真菌特性的研究整体停留在生理生化水平,关于植物乳植杆菌抗真菌活性的关键因子仍不明确。因此,本研究以L.plantarum P9为研究对象,依据与黄曲霉共培养中的活菌数差异,分别在共培养9h和14h取样,采用SMRT及转录组测序技术,从甲基化角度和转录组水平探索L.plantarum P9抑制黄曲霉特性并了解相关重要的功能基因。主要研究结果如下:(1)L.plantarum P9中主要鉴定到m4C和m6A两种甲基化位点,与14h相比培养9h后m4C和m6A甲基化水平较高,平均为65.56%、39.48%。在实验组与对照组间共鉴定到2578个差异甲基化基因,其中共培养处理9h的差异甲基化基因主要富集于糖酵解/糖异生、丙酮酸代谢、嘌呤代谢等代谢通路,14h无显著富集通路。表明植物乳植杆菌L.plantarum P9在相互作用初期主要增强了能量代谢,推测能量代谢是调控植物乳植杆菌发挥抑菌作用的关键因素。(2)与对照组相比,共培养9h共得到938个差异表达基因,其中上调控基因377个,下调控基因561个,这些差异基因主要富集于代谢通路、生物合成次级代谢产物、不同环境中的微生物代谢及生物合成氨基酸四条通路上;共培养14h,仅得到30个差异表达基因,其中上调控基因28个,下调控基因2个,无显著富集的通路。(3)通过甲基化与基因表达关联分析得出,共培养9h和14h基因甲基化水平与表达量均成负相关,且未达到显著水平,表明在共培养中L.plantarum P9基因表达受甲基化调控作用不显著。进一步对差异甲基化基因与差异表达基因取交集,共得到五个与脂质代谢相关的基因,分别为:fab H、fab D、acc C、fab I和psf-1,可能为植物乳植杆菌发挥抑菌作用的关键因子。综上,本研究从甲基化角度和转录组学揭示了L.plantarum P9分子层面与抑菌特性之间的相关性,结果显示调控能量代谢和脂质代谢的基因起主要作用。本研究有助于深入解析L.plantarum P9的抑菌机理,为L.plantarum P9在农业及食品中的利用和开发提供借鉴。
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