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随着社会经济的不断发展,发酵乳制品在国内市场的需求量逐年增加。然而,在发酵过程中乳酸菌有时会遭受噬菌体的侵染,导致发酵失败。乳酸菌自身的噬菌体防御机制能够抵抗噬菌体的侵染,其中CRISPR-Cas系统广泛存在于细菌和古细菌中,能够为乳酸菌抵抗溶源性噬菌体提供获得性免疫。实验室自主知识产权的乳酸菌其抗噬菌体能力仍有待研究,本课题对乳酸菌标准菌株的CRISPR-Cas系统的结构和类型进行了预测,并检测实验室自主知识产权的嗜热链球菌的CRISPR-Cas系统。筛选出3株嗜热链球菌抗噬菌体突变菌株,分析了其抗噬菌体机制。基于生物信息学方法对NCBI中已测序嗜热链球菌的CRISPR-Cas系统进行预测,比较分析了瑞士乳杆菌及德氏乳杆菌保加利亚亚种的CRISPR-Cas系统以探究CRISPR-Cas系统在乳酸菌种间的同源性关系。结果表明尽管菌种不同,相同类型的CRISPR-Cas系统其重复序列高度保守,cas基因序列同源性较高,且重复序列与Cas蛋白在一定程度上体现了共进化的特点,这在一定程度上为CRISPR-Cas基因座能够发生水平基因转移事件提供了佐证。根据嗜热链球菌标准菌株cas基因序列的保守性设计内部引物,扩增并测序具有自主知识产权的6株嗜热链球菌的标记cas基因,以分析其所含CRISPR-Cas系统的类型。结果表明,6株嗜热链球菌中,S4仅含1个Ⅱ-A型CRISPR-Cas系统,其它5株均含有2个Ⅱ-A型CRISPR-Cas系统和1个Ⅲ-A型CRISPR-Cas系统,此外,79和KLDS3.0207均含有1个Ⅰ-E型CRISPR-Cas系统。扩增3株实验室自主知识产权的嗜热链球菌的CRISPR序列,预测嗜热链球菌CRISPR基因座的活性,构建重复序列的系统发育树,并对间隔序列进行同源性分析。预测实验室3株嗜热链球菌的原间隔序列,为探究其抗噬菌体机制奠定基础。结果显示嗜热链球菌S0含有3个CRISPR基因座,嗜热链球菌S4仅含1个CRISPR基因座,嗜热链球菌79含有4个CRISPR基因座,CRISPR1基因座活性最高,CRISPR2基因座最不活跃。相同类型的CRISPR-Cas系统其重复序列高度保守,不同类型的CRISPR-Cas系统其重复序列存在较大差异。不同CRISPR的间隔序列在内容及数目上高度可变,其原间隔序列绝大部分来源于噬菌体,少数来源于质粒或染色体序列。扩增并测序宿主嗜热链球菌St-Ⅰ的CRISPR序列,采用自然选育法筛选抗噬菌体Φ7p的突变菌株,并对突变菌株进行CRISPR序列扩增、测序。结果表明,3株突变菌株中仅BIM1的CRISPR3获得了1个新的间隔序列,其余两株突变菌株均无新间隔序列插入,说明BIM1是通过CRISPR-Cas系统防御噬菌体的,而其它两株突变菌株则是通过其它防御机制对抗噬菌体入侵。测定在高噬菌体环境下突变菌株与敏感菌株的发酵性能,结果表明敏感菌株在高噬菌体环境下的产酸、产黏及增殖能力均显著下降,凝乳时间明显延长,而抗性菌株的发酵性能基本无变化。由此得出抗性菌株具有遗传稳定性和发酵稳定性。本研究的结论为相同类型的CRISPR-Cas系统其重复序列和Cas蛋白均具有种间保守性。基于嗜热链球菌79与标准菌株嗜热链球菌MN-BM-A02及嗜热链球菌ASCC1275具有较高的同源性,推测供试嗜热链球菌79是快速产酸和高产多糖的潜力菌株。抗噬菌体突变菌株BIM1通过整合新的间隔序列获得噬菌体抗性。