放线菌具有丰富的次级代谢产物,是挖掘新型药物的重要来源。新疆典型极端盐碱环境蕴含着大量放线菌新物种,放线菌在适应高盐碱等极端环境可能演化出独特的次级代谢产物,进而引起国内外研究者的关注。本研究选择来自新疆典型极端盐碱环境罗布泊地区一株链霉菌新物种TRM49605对其进行基因簇分析,采用Red/ET重组技术对3个基因簇进行克隆和异源表达。通过异源表达,确定生物合成基因簇的生物学功能,以期获得结构新颖、活性较强的次级代谢产物,同时为后期基因改造以及组合生物学储备基因资源。(1)罗中链霉菌次级代谢潜力分析为探索罗中链霉菌(Streptomyces luozhongensis)TRM49605次级代谢潜能,本研究对其进行全基因组测序分析,结果表明罗中链霉菌基因组DNA全长7 156 507 bp,通过antiSMASH分析发现其潜在天然产物生物合成基因簇有63个。为探究不同相似性基因簇异源表达情况,评估TRM49605次级代谢潜能,选取3个代表基因簇进行分析,其中,Cluster24是一个核苷类抗生素生物合成基因簇,全长29 393 bp,由26个基因组成,与衣霉素基因簇相似性为92%;基因簇Cluster17全长17 066 bp,由14个基因组成,与dutomycin生物合成基因簇相似性为4%;Cluster36全长44 395 bp,由42个基因组成,含有多个缬氨霉素相关的基因,与缬氨霉素基因簇相似性为16%。分析结果表明罗中链霉菌具有丰富的次级代谢潜能,其中具有已知的生物合成基因簇,也有未知功能的生物合成基因簇,具有深度挖掘的潜力。基因组分析及相关基因簇的预测为准确评估罗中链霉菌次级代谢潜能提供参考数据,同时为后基因组时代的天然产物挖掘提供工作基础。(2)基因簇的克隆及异源表达为确定TRM49605的生物合成潜力及相关基因簇生物学功能,本研究基于Red/ET系统对Cluster24、Cluster17和Cluster36进行克隆,将目的基因簇通过接合转移导入天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)M145中进行异源表达。通过HPLC检测分析,获得Cluster24基因簇的产物-衣霉素,与预测相符;其它2个基因簇未检测到预期产物,也未发现区别于宿主菌的其它特征峰出现。后将异源宿主菌更换为Streptomyces lividansTK64通过更换发酵培养基,尚未找到目的产物及与异源宿主菌的差异,分析原因可能是所选基因簇不完整,不具备合成某一产物的能力。通过衣霉素异源表达产物生物活性实验发现携带有衣霉素生物合成基因簇的重组菌Streptomyces coelicolor::pTRM605-24-03对枯草芽孢杆菌具有明显抑菌活性,是潜在的药物先导化合物,具有深度研究价值。本研究结果表明,相似性较高的基因簇具有更完整的生物合成酶系统,异源表达获得产物可能性更大。本研究基于后基因组时代的基因簇挖掘,初步揭示了链霉菌TRM49605生物合成潜力,为今后的基因簇分析以及天然产物挖掘提供指导思路和技术支持。