【摘 要】
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发酵粘液乳杆菌（Limosilactobacillus fermentum,L.fermentum）在工业生产和食品发酵中应用已久,已被确定为一种公认安全的乳酸菌。其具有预防致病菌侵染和增强免疫系统等被确证的益生作用。目前,大多数发酵粘液乳杆菌的研究主要集中于表型性状和益生特性,对菌株遗传背景和功能基因特征的研究较少。从基因组层面解析发酵粘液乳杆菌遗传多样性和功能基因特征,对其基础研究和产业化应用
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发酵粘液乳杆菌（Limosilactobacillus fermentum,L.fermentum）在工业生产和食品发酵中应用已久,已被确定为一种公认安全的乳酸菌。其具有预防致病菌侵染和增强免疫系统等被确证的益生作用。目前,大多数发酵粘液乳杆菌的研究主要集中于表型性状和益生特性,对菌株遗传背景和功能基因特征的研究较少。从基因组层面解析发酵粘液乳杆菌遗传多样性和功能基因特征,对其基础研究和产业化应用具有重要意义。本研究依托内蒙古农业大学乳酸菌菌种资源库,采用Illumina Novaseq高通量测序平台完成了73株发酵粘液乳杆菌的全基因组重测序,并结合NCBI Ref Seq数据库中已公布的90株发酵粘液乳杆菌的全基因组序列,对163株发酵粘液乳杆菌的群体遗传学和功能基因组学进行分析。主要研究结果如下:（1）163株发酵粘液乳杆菌基因组大小为1.92±0.17 Mb,GC含量为51.96±0.44%。不同分离源菌株基因组大小和GC含量均有显著差异,人体来源菌株拥有较大的基因组大小和较低的GC含量（P＜0.05）,乳源菌株与之相反。（2）构建了163株发酵粘液乳杆菌的449个核心基因和12,776个泛基因。该物种基因组属于开放型基因组,核心基因集的主要功能为蛋白质翻译、碳水化合物代谢和核苷酸代谢等。（3）基于449个核心基因构建了163株发酵粘液乳杆菌的系统发育树。结果显示,163株发酵粘液乳杆菌划分为4个进化分支。分离源是影响发酵粘液乳杆菌进化的主要因素,可能是由该物种在向营养丰富的环境进化过程中发生遗传变异所导致。（4）以L.fermentum F-6为参考序列,共鉴定到82,094个SNP位点,其中9,438个位于基因间区,72,656个位于基因编码区。重组分析结果表明,发酵粘液乳杆菌群体内存在重组现象,但重组程度较低。（5）功能基因组学分析结果显示,不同分离源菌株之间功能基因存在显著差异。植物来源菌株拥有特有的木聚糖酯酶,与纤维素降解有关。乳源菌株拥有较多的β-半乳糖苷酶,与其适应乳中的环境有关。同时,乳源菌株拥有较多的Spacers和Cas蛋白。表明菌株为了适应不同生境所做出了适应性改变,该物种具有一定的生境适应性。综上所述,本文基于基因组水平探究发酵粘液乳杆菌的遗传多样性,揭示其潜在遗传进化规律,并探寻不同分离源菌株之间功能基因的差异,为发酵粘液乳杆菌的基因组研究和开发利用提供理论依据。
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