趙圣明，趙巖巖，馬漢軍，別小妹

1(河南科技學院 食品學院，河南 新鄉(xiāng)，453003)2(南京農業(yè)大學 食品科學與技術學院，江蘇 南京，210095)

綜述與專題評論

轉錄組學在抑菌機制中的應用研究進展

趙圣明1，趙巖巖1，馬漢軍1，別小妹2*

1(河南科技學院 食品學院，河南 新鄉(xiāng)，453003)2(南京農業(yè)大學 食品科學與技術學院，江蘇 南京，210095)

微生物是導致食品腐敗變質和引起食源性疾病的主要因素，如何抑制微生物的生長是食品及醫(yī)藥領域的一個重要研究方向，因此，對抑菌物質抑菌機制的研究也已成為目前國內外研究的熱點問題。利用轉錄組學技術可以從轉錄組水平上揭示各種抑菌物質抑制微生物生長的分子機制。文中綜述了轉錄組學主要的研究方法，介紹了目前應用最多的RNA測序技術(RNA sequencing，RNA-seq)的技術特點以及轉錄組學在抑菌機制研究中的國內外研究現狀。隨著高通量測序技術的迅速發(fā)展，轉錄組學在抑菌機制研究中將具有更廣闊的應用前景。

微生物；轉錄組學；RNA-seq技術；抑菌機制

1 轉錄組學簡介

轉錄組是一個細胞或者組織在特定的發(fā)展階段或生長條件下所有的轉錄和它們的轉錄數量的全部集合。對轉錄組的理解是闡明基因組功能元件所必須的，同時還能夠揭示細胞和組織的分子構成以及疾病的發(fā)生機制[1]。轉錄組學研究的關鍵目標包括以下幾個方面：編錄轉錄所有個體，包括信使RNA，非編碼RNA和小RNA；就其5，和3，末端而言，可以確定基因的轉錄結構、剪切模式和其他的轉錄后修飾；在不同的生長條件下定量每個轉錄表達水平的變化[2]。目前已經有多種方法被用于推斷和定量轉錄組，主要分為2大類：一類是基于雜交的方法，主要是指基因芯片技術(Microarray)；另一類是基于測序的方法，主要包括表達序列標簽技術(Expression Sequence Tags Technology，EST)、基因表達系列分析技術(Serial Analysis of Gene Expression，SAGE)、基因表達加冒分析技術(Cap Analysis of Gene Expression，CAGE)、大規(guī)模平行測序技術(Massively Parallel Signature Sequencing，MPSS)和RNA測序技術(RNA sequencing，RNA-seq)。

基于雜交的方法主要是將熒光標記的cDNA集成到定制的微矩陣芯片或者商業(yè)化高密度寡核苷酸微陣列芯片上。目前已經開發(fā)了一些商業(yè)化芯片，例如帶有跨越外顯子結合點探針的芯片已經被應用于檢測和定量不同的剪切體[3]。基因組嵌合芯片代表基因組已經被高密度的構建并且允許繪制高分辨率的可轉錄區(qū)，從幾個堿基對到100個堿基對?；陔s交的方法具有高通量且費用相對較低的優(yōu)點，但是用于研究大基因組的高分辨率嵌合芯片除外[4]。然而，這些方法也有一些限制性缺點，例如，必須依賴已知的基因組序列，由于交叉雜交導致較高的背景值，由于背景和信號飽和導致檢測的動態(tài)范圍有一定的限制[5]。此外，不同試驗條件下基因表達水平的比較通常很難實現且需要非常復雜的規(guī)范化方法。

與基于雜交的芯片方法相比，基于測序的方法能夠直接確定cDNA序列。早期，主要使用Sanger測序和EST數據庫，但是這兩種方法的缺點是低通量、價格昂貴且一般不能定量[6]。后來基于標簽方法的發(fā)展解決了這些缺點，包括基因表達系列分析技術(SAGE)、基因表達加冒分析技術(CAGE)和大規(guī)模平行測序技術(MPSS)。這些基于標簽的測序方法能夠高通量快速精確的分析基因的表達水平。然而這些方法大多數都是基于價錢昂貴的Sanger測序方法且不能夠繪制特異性短標簽的重要部分到參考基因組上；此外，只能分析轉錄的一部分；還不能夠區(qū)分基因的不同亞型。這些不利條件限制了傳統(tǒng)測序技術在轉錄組基因功能注釋中的應用。

目前，用于繪制和定量轉錄組的新的高通量DNA測序方法已經發(fā)展起來。2008年6月NAGALAKSHM等[7]和WILHEL等[8]分別報道了利用RNA-Seq技術分析釀酒酵母、裂殖酵母轉錄組，這標志著RNA-Seq技術成功的應用于科學研究中。RNA-Seq技術與傳統(tǒng)的轉錄組學技術相比具有很多的優(yōu)勢，該技術也被認為是真核轉錄組分析方法的革新。目前該技術已經應用到老鼠、人類細胞、植物、微生物等研究領域。

2 RNA測序技術(RNA sequencing，RNA-Seq)

RNA-Seq技術是目前最新發(fā)展的深度測序技術，由于其具有高通量、結果精確、重現性好及成本低等優(yōu)勢，已經成為目前轉錄組研究中使用最多的方法。通常，RNA-Seq技術試驗流程如下[9]：(1)從動植物、微生物組織或細胞中提取總RNA，然后采用oligo(dT)磁珠法或者試劑盒方法從總RNA中分離純化得到mRNA；(2)將mRNA反轉錄生成cDNA片段文庫，并對末端進行末端補平和磷酸化得到合適的末端；(3)構建好的cDNA文庫通過合適的高通量測序平臺進行測序。從理論上講，任何一種高通量測序技術都可以應用到RNA-Seq上，例如Illumina IG[10]、ABI SOLID[11]、Roche 454 Life Science[12]、Hiseq 2000[13]等測序系統(tǒng)都已經被成功的應用，但是還未見Helicos Biosciences tSMS應用到RNA-Seq中的報道，但該技術也是一種非常適合的測序方法。根據測序結果獲得的reads或者與參考基因組或者與參考轉錄本或者與沒有基因組序列的從頭組裝對齊，繪制一個包括每個基因的轉錄結構和表達水平的基因組轉錄圖譜。

圖1 典型的RNA-Seq試驗流程圖[2]Fig.1 The typical experimental procedure of RNA-Seq

首先，長鏈RNAs通過RNA片段化或者DNA片段化被轉變成一個cDNA片段文庫；測序接頭隨后被添加到每一個cDNA片段，然后利用高通量測序技術從每一個cDNA獲得一個短的序列；最終讀取的序列與參考基因組或者轉錄組比對并被分類為3種類型：exonic reads， junction reads和poly(A)end-reads。這3種類型被用于對每個基因生成一個基本分辨率的表達文件，圖1展示了帶有內含子的酵母ORF RNA-Seq測序流程。

雖然RNA-Seq還是一個正在發(fā)展中的技術，但是與其他技術相比它具有許多優(yōu)勢(表1)。與基于雜交的方法不同，RNA-Seq不僅局限于檢測已知基因組序列的轉錄組，還可以用于全基因組序列未知的非模式生物的轉錄組測序。例如：基于454的RNA-Seq技術已經被用于格蘭維爾貝母蝴蝶的轉錄組測序研究[12]。此外，RNA-Seq技術能夠在單堿基分辨率水平上揭示轉錄的精確位點，通過30 bp短序列讀取能夠揭示2個外顯子的連接方式，長鏈序列讀取或者雙末端短鏈序列讀取能夠揭示多個外顯子的連通性，同時，RNA-Seq技術還能夠揭示轉錄區(qū)的序列變異(如，SNPs)[11]。以上優(yōu)點使RNA-Seq技術在復雜轉錄組研究中的應用更加廣泛。

RNA-Seq技術與DNA芯片技術相比，RNA-Seq技術可以將DNA測序結果清楚地繪制到基因組的特定區(qū)域，因此其顯著的優(yōu)點是背景信號低；同時，RNA-Seq技術定量獲得的序列數量沒有上限限制，因此，它對于可以檢測的轉錄組表達水平具有一個較大的動態(tài)檢測范圍。在分析一項釀酒酵母繪制出的4千萬序列讀取數據時發(fā)現，其檢測范圍約是DNA芯片分析結果的9 000倍[7]。與熒光定量PCR(qPCR)[12]和已知濃度spike-in RNA[14]對照的方法相比，RNA-Seq技術在定量分析表達水平方面表現出了更高的精確性。除此之外，RNA-Seq的試驗結果還表現出高水平的重現性，包括技術上和生物學上的重復[7, 11]；由于檢測過程不需要克隆并且使用Helicos技術也無需經過擴增這一步驟，因此RNA-Seq只需要很少的RNA樣本就可以完成對樣品的檢測。

綜上所述，RNA-Seq技術是第一個基于測序的方法實現高通量和定量全轉錄組測序的技術。該技術提供單堿基分辨率的注釋和基因組規(guī)模的數字化基因表達水平，相對于之前常用的嵌合芯片和Sanger EST測序技術，它的試驗成本要相對較低。

表1 RNA-Seq技術與其他轉錄組學技術相比的優(yōu)點

3 轉錄組學在抑菌機制中的應用研究進展

由于轉錄組技術可以高通量地從分子水平上分析微生物體內基因的變化情況，隨著轉錄組技術的快速發(fā)展，該技術的應用越來越成熟，且試驗成本也越來越低，因此近年來已逐漸地被應用于抗菌物質抑菌機制研究中。

3.1轉錄組學在食品加工中常見有害微生物抑菌機制研究中的應用

芽孢桿菌是食品中常見的腐敗細菌，由于其可以產生抗逆性強的芽孢，對食品工業(yè)的危害較大[15]。有機酸及其鹽類是食品中常用的防腐保鮮劑，能顯著的抑制細菌、酵母和霉菌的生長，因此研究有機酸對芽孢桿菌的生長抑制能夠為有機酸在食品保鮮中的進一步應用提供理論支撐。MAARTEN等[16]應用轉錄組學技術研究了有機酸對蠟樣芽孢桿菌的抑制機理，其轉錄組分析結果表明經有機酸處理后的蠟樣芽孢桿菌氨基酸代謝，脂肪酸代謝以及電子轉移鏈等都發(fā)生變化，說明有機酸對菌體的正常生長代謝產生了抑制效果。Beek等[17]研究了山梨酸和醋酸對枯草芽孢桿菌的抑制機制，轉錄組學研究結果表明弱有機酸主要是通過影響營養(yǎng)代謝、導致細胞質酸化和細胞膜組成發(fā)生變化最終破壞細胞膜導致菌體的死亡。

酒類酒球菌是葡萄酒蘋果酸乳酸發(fā)酵過程中最重要的乳酸菌，但是在酒發(fā)酵過程中經常會導致酒類酒球菌的生長受到抑制從而導致蘋果酸乳酸發(fā)酵過程的失敗。有研究報道乙醇是影響該菌在葡萄酒中生長的主要因素，因此揭示乙醇對酒類酒球菌的抑制機制對于葡萄酒工業(yè)具有重要意義。Olguín等[18]應用轉錄組學和蛋白組學技術研究了乙醇對酒類酒球菌的抑制機制，研究結果表明乙醇主要是通過影響代謝物轉運、破壞細胞壁以及細胞膜的生物合成等抑制該菌的生長。阪崎克羅諾桿菌是乳粉中主要的致病菌，嬰幼兒是克羅諾桿菌感染的高危人群，感染后會引起菌血癥、腦膜炎、壞死性小腸結腸炎等，致死率高達40%～80%。馮少龍[19]采用轉錄組手段研究了大蒜提取物中有機硫化物阿藿烯和二烯丙基硫醚對阪崎克羅諾桿菌的抑制機制，研究結果表明菌體對阿藿烯的反應與對二烯丙基硫醚的反應具有明顯的差異，阿藿烯主要導致阪崎克羅諾桿菌運動性相關基因發(fā)生下調表達，而二烯丙基硫醚主要引起細胞壁合成相關基因發(fā)生上調表達，但是最終都是通過與細胞內含巰基的蛋白或酶結合，導致細胞死亡。金黃色葡萄球菌是引起細菌性食物中毒的重要致病菌之一，而且在水產品、生食蔬菜、生肉、生牛奶、散裝熟肉制品等的重要細菌污染監(jiān)測時發(fā)現，金黃色葡萄球菌的污染率最高，因此有效地抑制食品中金黃色葡萄球菌是保證食品安全的一個重要舉措。趙星辰[20]通過轉錄組學方法研究了茶樹油對金黃色葡萄球菌的抑制機制，結果表明有715個基因表達發(fā)生變化，茶樹油主要通過影響菌體的糖酵解途徑、嘌呤及嘧啶代謝途徑、氨基酸生物合成途徑等抑制菌體的生長代謝。副溶血性弧菌是水產食品中重要的食源性致病菌，能夠定殖于魚、蝦、蟹和貝類等水產食品的表面，形成生物被膜，從而對食品安全造成威脅。張芳等[21]采用轉錄組學技術分析天然可食用植物素白藜蘆醇對副溶血弧菌的生長及生物被膜形成的影響，研究發(fā)現白藜蘆醇抑制副溶血弧菌生物被膜的形成是一個多生物過程協(xié)同調控的作用，主要是通過干擾副溶血弧菌的新陳代謝過程、群體感應系統(tǒng)、膜蛋白分泌通路等，最終抑制生物被膜的形成。

多聚磷酸鹽對大多數革蘭氏陽性菌具有較好的抑制作用，被FDA列為食品添加劑用于防止食品腐敗。Ji-Hoi等[22]研究了多聚磷酸鹽對牙齦卟啉單胞菌的抑制機制，根據轉錄組分析結果可知，經多聚磷酸鹽處理后，與菌體染色體復制、能量代謝以及血紅素吸收相關基因的表達都發(fā)生明顯下調，說明多聚磷酸鹽主要通過影響牙齦卟啉單胞菌利用血紅素進行生長代謝，最終導致其死亡。目前人工合成具有抗菌肽相似特征的兩親性復合物成為開發(fā)新型防腐劑的一個研究熱點，例如人工合成的β-氨基酸螺旋復合物和抗菌聚合物等。該類聚合物毒性低、抑菌活性強，在防腐抗菌領域具有廣闊的應用前景。因此其抑菌機制的深入研究將為其進一步應用提供理論基礎。Bruk等[23]應用轉錄組學方法研究了聚芳酰胺對大腸桿菌的抑菌機制，結果表明經過聚芳酰胺處理后與細胞膜相關的基因被誘導表達，掃描電鏡結果顯示菌體細胞膜被破壞，說明聚芳酰胺通過破壞細胞膜來殺死大腸桿菌。這與其他學者的研究結果一致，聚芳酰胺優(yōu)先結合到細胞膜脂多糖部分，然后破壞細胞膜。

3.2轉錄組學在食品消毒和包裝中常見有害微生物抑菌機制研究中的應用

為防止細菌可能對食品造成的污染，在食品加工領域一般采用化學消毒劑對食品加工設備表面進行消毒處理。蠟樣芽孢桿菌能夠產生抗逆性強的芽孢，且能夠分泌致人嘔吐和腹瀉的腸毒素，因此在食品工業(yè)中對其采取一定的防治措施尤為重要。MARA等[24]研究了常見的消毒劑對蠟樣芽孢桿菌轉錄組的影響，結果表明：經不同消毒劑處理后蠟樣芽孢桿菌細胞膜破裂，而與脂肪酸代謝相關的基因被誘導表達，說明菌體嘗試合成更多的脂肪酸來修復破裂的細胞膜；另外與DNA損傷修復相關的基因也發(fā)生明顯的上調，說明經消毒劑處理后菌體DNA受到破壞。氯胺雖然已被廣泛的應用于飲用水的消毒，但是關于其抑菌作用方式的研究報道卻較少。DIANE等[25]研究了低濃度氯胺對大腸桿菌的抑制機制，轉錄組分析試驗結果表明與菌體DNA修復、生物膜形成、細胞壁修復以及抗生素抗性相關的基因都被誘導表達。這些結果說明低濃度氯胺處理激活了大腸桿菌的防御機制。高夢莎[26]研究了食品工業(yè)中常用的殺菌劑臭氧對副溶血弧菌的滅活機制，轉錄組研究表明在臭氧脅迫下副溶血性弧菌的細胞壁膜、胞內大分子物質以及遺傳物質等發(fā)生明顯變化，細胞膜的通透性受到影響，細胞內活性氧清除酶的活性也受到抑制，進而導致細胞內強氧化產物增加及遺傳物質的破壞，最終導致副溶血弧菌死亡。

C60目前被應用于工程納米材料，由于其具有抗菌性能，因此在包裝領域具有廣闊的應用前景。研究C60對微生物的抑制機制將為其進一步應用奠定理論基礎。DAWN等[27]采用轉錄組學技術研究了C60對鼠傷寒沙門氏菌的抑制機理，結果表明經C60處理后，與菌體能量代謝、氨基酸合成、DNA代謝等相關的基因發(fā)生明顯上調，與蛋白質轉運、結合等相關的基因表達發(fā)生顯著下調。這些結果說明C60作用于鼠傷寒沙門氏菌細胞膜導致菌體生長受到抑制可能是因為與關鍵轉運功能蛋白作用的結果?；赥iO2的納米復合膜具有良好的抗菌性能，因此將其應用于包裝材料領域具有較好的市場前景。但是該材料對微生物的抑制機制還不是很清楚，因此研究其抑菌機制有助于更深入的開發(fā)其應用價值。ANNA等[28]研究了基于TiO2的納米復合膜對銅綠假單胞菌的抑制機制，轉錄組分析發(fā)現，經處理后與細菌生長調控、呼吸代謝及細胞壁結構相關的基因發(fā)生了明顯下調，這些結果表明基于TiO2的納米復合膜主要通過抑制銅綠假單胞菌的生長代謝最終導致菌體死亡。

3.3轉錄組學在醫(yī)學致病菌和農業(yè)疫病菌抑菌機制研究中的應用

硝酸銀在醫(yī)學上多用于抗菌治療，特別是在病原微生物引起的疾病治療方面被廣泛應用。Malli等[29]應用轉錄組學方法研究硝酸銀對蠟樣芽孢桿菌的抑制機制，研究結果發(fā)現經硝酸銀處理后，與菌體營養(yǎng)物質轉運、DNA復制及膜蛋白相關的基因都發(fā)生上調，說明菌體本身在提高抵御能力；與細菌趨化作用相關的基因發(fā)生下調，趨化能力的下降說明菌體通過菌落聚集來抵御外界不良環(huán)境的能力減弱。俞文榜[30]研究發(fā)現脂環(huán)肽抗生素Fusaricidins作用于枯草桿菌時有大量的菌體裂解，但是幾小時后枯草芽孢桿菌會重新生長，利用轉錄組學技術研究了脂環(huán)肽抗生素Fusaricidins對枯草桿菌的抑制機理，結果發(fā)現枯草芽孢桿菌的鐵代謝與抗生素作用機制及其耐藥性相關。葉海青[31]通過轉錄組學的方法研究了白花丹素對結核分枝桿菌的抑制機制，發(fā)現經白花丹素處理后，結核分枝桿菌醇二分支菌酸相關基因(DIM)的表達下調，結核分枝桿菌外膜的通透性增加，從而在一定程度上導致該菌活性變低，同時甘油三酯(TG)合成酶基因也受到了抑制，促使結核分支桿菌的應激能力降低，最終結核分枝桿菌的生長受到抑制。朱健銘等[32]應用轉錄組學手段研究黃連對致病性大腸埃希氏菌抑制作用的分子機制，結果表明有1428個基因發(fā)生明顯的差異表達，黃連主要通過引起大腸埃希氏菌的細胞壁損傷，影響脂肪酸代謝、氨基酸代謝、蛋白質的轉錄和翻譯、破壞DNA復制過程等多個方面進行作用，最終導致菌體生長被抑制甚至死亡。鼠疫耶爾森菌可以引發(fā)鼠疫傳染病的發(fā)生和流行，而目前該菌對一些常規(guī)的抗生素不敏感，因此需要開發(fā)新型的天然抗菌劑。白群華等[33]應用轉錄組學技術研究中藥大黃對鼠疫耶爾森菌的分子作用機制。試驗結果表明大黃主要通過導致蛋白合成、細胞膜及轉運結合相關基因的表達發(fā)生變化最終對疫耶爾森菌的生長發(fā)揮抑制作用，從分子水平上揭示了中藥大黃對疫耶爾森菌主要作用機制。尖孢鐮孢菌是農作物和園藝作物生產中危害最嚴重的一種土壤傳播病原物之一，該菌可以引起植物枯萎，從而導致作物的大面積減產。目前仍缺乏有效地防治措施，因此揭示有效殺菌劑對其的抑制機理為開發(fā)新型防治技術的提供重要的理論基礎。李哲肖[34]研究了萬壽菊殺菌劑處理后尖孢鐮孢菌轉錄本中的差異基因表達，結果表明萬壽菊殺菌素對尖孢鐮孢菌的抑菌作用涉及到多種功能蛋白和代謝通路的多作用位點，尤其是對幾丁質酶具有顯著地競爭性抑制作用。辣椒疫病是導致辣椒減產和絕收的主要病害，而引起該病的辣椒疫霉極易對傳統(tǒng)的農藥產生抗藥性，因此需要開發(fā)新型的殺菌劑防治辣椒疫病。高亮等[35]采用轉錄組學方法研究了具有廣譜抗菌活性的殼聚糖對引起辣椒疫病的辣椒疫霉的抑制機制，結果表明有2322個基因發(fā)生了差異性表達，主要是通過影響與細胞膜功能、運動功能及糖代謝途徑相關基因的表達而對菌體生長產生抑制作用。目前采用傳統(tǒng)的化學農藥防止辣椒疫病已經導致了部分辣椒疫霉產生抗藥性，因此通過轉錄組學從分子水平上研究殼聚糖對辣椒疫霉的抑制機制為新型綠色農藥的開發(fā)應用奠定了理論基礎。

4 結論

轉錄組技術應用于抑菌機制的研究已有數年，新一代高通量測序技術的發(fā)展為抑菌機制的轉錄組學研究提供了新的技術手段，特別是RNA-Seq技術的使用可以通過比較基因組學技術對未進行全基因組測序的微生物進行基因組數據注釋，拓寬了微生物的研究領域，有助于對該物種進行后續(xù)的分子生物學研究。隨著轉錄組測序技術的逐漸成熟，微生物轉錄組測序成本在降低，測序結果也越來越準確，可以得到大量的可靠的轉錄組數據。轉錄組學方法可以精確地在分子水平上解釋抗菌物質對微生物的抑制機理。與此同時，轉錄組學也有其自身的局限性，如轉錄豐度與基因的轉錄產物含量或者其活性之間沒有必然的關聯，因此通過與蛋白質組學和代謝組學等其他分子生物學技術以及一些表觀的抑菌研究結果相結合可以更好地闡明抗菌物質的抑菌機制，為抗菌物質的進一步應用奠定堅實的理論基礎。

[1] COSTA V, ANGELINI C, DE F I, et al. Uncovering the complexity of transcriptomes with RNA-Seq[J]. Journal of Biomedicine and Biotechnology, 2010.DOI:10.1155/2010/853916.

[2] WANG Z, GERSTEIN M, SNYDER M. RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomics[J]. Nature Reviews Genetics, 2009, 10(1): 57-63.

[3] CLARK T A, SUGNET C W, ARES M. Genomewide analysis of mRNA processing in yeast using splicing-specific microarrays[J]. Science, 2002, 296(5 569): 907-910.

[4] CHENG J, KAPRANOV P, DRENKOW J, et al. Transcriptional maps of 10 human chromosomes at 5-nucleotide resolution[J]. Science, 2005, 308(5 725): 1 149-1 154.

[5] ROYCE T E, ROZOWAKY J S, GERSTEIN M B. Toward a universal microarray: prediction of gene expression through nearest-neighbor probe sequence identification[J]. Nucleic Acids Research, 2007, 35(15): 50-54.

[6] GERHARD D S, WAGNER L, FEINGOLD E, et al. The status, quality, and expansion of the NIH full-length cDNA project: the Mammalian Gene Collection (MGC)[J]. Genome Research, 2004, 14(10B): 2 121-2 127.

[7] NAGALAKSHMI U, WANG Z, WAEM K, et al. The transcriptional landscape of the yeast genome defined by RNA sequencing[J]. Science, 2008, 320(5 881): 1 344-1 349.

[8] WILHELM B T, MARGUERAT S, WATT S, et al. Dynamic repertoire of a eukaryotic transcriptome surveyed at single-nucleotide resolution[J]. Nature, 2008, 453(7199): 1239-1243.

[9] 祁云霞, 劉永斌, 榮威恒. 轉錄組研究新技術: RNA-Seq及其應用[J].遺傳, 2011, 33(11): 1191-1202.

[10] LISTER R, O'MALLEY R C. TONTI-FILIPPINI J, et al Highly integrated single-base resolution maps of the epigenome inArabidopsis[J]. Cell, 2008, 133(3):523-536.

[11] CLOONAN N, FORREST A R R, KOLLE G, et al. Stem cell transcriptome profiling via massive-scale mRNA sequencing[J]. Nature Methods, 2008, 5(7): 613-619.

[12] Vera J C, WHEAT C W, FESCEMYER H W, et al. Rapid transcriptome characterization for a nonmodel organism using 454 pyrosequencing[J]. Molecular Ecology, 2008, 17(7): 1 636-1 647.

[13] 王興春, 楊致榮, 王敏, 等. 高通量測序技術及其應用[J]. 中國生物工程雜志, 2012, 32(1): 109-114.

[14] MORTAZAVI A, WILLIAMS B A, MCCUE K, et al. Mapping and quantifying mammalian transcriptomes by RNA-Seq[J]. Nature Methods, 2008, 5(7): 621-628.

[15] OOMES S J C M, ZUIJLEN A C M V, HEHENKAMP J O, et al. The characterisation ofBacillus, spores occurring in the manufacturing of (low acid) canned products[J]. International Journal of Food Microbiology, 2007, 120(1-2):85-94.

[16] MOLS M, VAN KRANENBURG R, TEMPELAARS M H, et al. Comparative analysis of transcriptional and physiological responses ofBacilluscereusto organic and inorganic acid shocks[J]. International Journal of Food Microbiology, 2010, 137(1): 13-21.

[17] BEEK A T, WILMAN J G E, ZAKRZEWAKA A, et al. Comparative physiological and transcriptional analysis of weak organic acid stress inBacillussubtilis[J]. Food Microbiology, 2014, 45(Pt A):71-82.

[18] OlGUIN N, CHAMPOMIER-VERGES M, ANGLADE P, et al. Transcriptomic and proteomic analysis ofOenococcusoeni, PSU-1 response to ethanol shock[J]. Food Microbiology, 2015, 51:87-95.

[19] 馮少龍. 大蒜提取物中有機硫化物對阪崎克羅諾桿菌的抑菌活性與抑菌機理的研究[D].天津：天津科技大學, 2014.

[20] 趙星辰. 茶樹油抗金黃色葡萄球菌活性機制研究[D].吉林：吉林大學, 2016.

[21] 張芳, 朱軍莉, 馮立芳. 基于RNA-Seq技術分析白藜蘆醇對副溶血弧菌生物被膜的抑制作用[J].微生物學報, 2016, 56(5):856-866.

[22] MOON J H, PARK J H, LEE J Y. Antibacterial action of polyphosphate on Porphyromonas gingivalis[J]. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2011, 55(2): 806-812.

[23] Mensa B, Kim Y H, Choi S, et al. Antibacterial mechanism of action of arylamide foldamers[J]. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2011, 55(11): 5 043-5 053.

[24] CERAGIOLI M, MOLS M, MOEZELAAR R, et al. Comparative transcriptomic and phenotypic analysis of the responses ofBacilluscereusto various disinfectant treatments[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2010, 76(10): 3 352-3 360.

[25] HOLDER D, BERRY D, DAI D, et al. A dynamic and complex monochloramine stress response inEscherichiacolirevealed by transcriptome analysis[J]. Water Research, 2013, 47(14): 4 978-4 985.

[26] 高夢莎. 臭氧對副溶血性弧菌滅活機制的探索研究[D].杭州：浙江工商大學, 2013.

[27] HANCOCK D E, INDEST K J, GUST K A, et al. Effects of C60 on theSalmonellatyphimuriumTA100 transcriptome expression: Insights into C60-mediated growth inhibition and mutagenicity[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2012, 31(7): 1 438-1 444.

[28] KUBACKA A, DIEZ M S, ROJO D, et al. Understanding the antimicrobial mechanism of TiO2-based nanocomposite films in a pathogenic bacterium[J]. Scientific Reports, 2013, 4(2):4 134-4 134.

[29] BABU M M G, SRIDHAR J, GUNASEKARAN P. Global transcriptome analysis ofBacilluscereusATCC 14579 in response to silver nitrate stress[J]. Journal of Nanobiotechnology, 2011, 9(1): 1-12.

[30] 俞文榜. 基于轉錄組的枯草桿菌響應細胞外信號機制研究[D].上海：華東理工大學, 2013.

[31] 葉海青. 抗結核分枝桿菌先導化合物篩選及白花丹素對H37Rv轉錄組的影響[D].吉林：吉林大學, 2013.

[32] 朱健銘, 翁幸鐾, 吳晉蘭,等. 基于 RNA-seq 技術的黃連水煎液對多耐藥尿道致病性大腸埃希菌的轉錄組學研究[J].中華微生物學和免疫學雜志, 2015, 35(10)：776-782.

[33] 白群華, 賈燕, 代興碧,等. 大黃抑制鼠疫耶爾森菌的體外轉錄組學研究[J].中國人獸共患病學報, 2008, 24(10):905-908.

[34] 李哲肖. 基于轉錄組測序探究萬壽菊殺菌素Ⅱ對尖孢鐮孢菌幾丁質酶抑制作用[D].太谷：山西農業(yè)大學, 2015.

[35] 高亮, 張博, 張悅麗,等. 殼聚糖對辣椒疫霉菌的抑制作用[C].中國植物病理學會2015年學術年會論文集，北京：中國農業(yè)出版社，2015：559

Applicationsoftranscriptomicsinresearchofantimicrobialmechanism

ZHAO Sheng-ming1,ZHAO Yan-yan1,MA Han-jun1,BIE Xiao-mei2*

1(School of Food Science, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China) 2(College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Since microorganism is one of the most primary factors to cause food spoilage and foodborne disease, the inhibition of the growth of microorganism is an important research direction in food and medical field. Therefore, the study on antimicrobial mechanism is a hot topic in domestic and aboard academe. The utilization of transcriptomics could reveal the molecular mechanism of various antimicrobial substances against microorganism. The main research methods for transcriptomics, especially the technical features of the most widelyused RNA sequencing technology were reviewed in this paper. The research situations of transcriptomics for antimicrobial mechanism at home and aboard were introduced. With the development of high-throughput sequencing technology，transcriptomics will have extensive application prospects in research of antimicrobial mechanism.

microorganism; transcriptomics; RNA-sequencing; antimicrobial mechanism

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013619

博士，講師(別小妹教授為通訊作者,E-mail：bxm43@njau.edu.cn)。

河南省重大科技專項項目(161100110600)；河南科技學院高層次人才科研活動項目(2016018，2016019)；河南省高等學校重點科研項目(18B550003)

2016-12-14，改回日期：2017-02-17