周 魏, 余金鳳, Mohd Sobri Takriff , 向 軍, 馬忠仁, 丁功濤, 周雪雁,2*, 張福梅*

(1.西北民族大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)研究中心,甘肅 蘭州 730030;2.西北民族大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅 蘭州 730124;3.Universiti Kebangsaan Malaysia, Department of Chemical and Process Engineering, Selangor Bangi 43600 MALAYSIA)

地衣芽胞桿菌(Bacilluslicheniformis)是一種使用廣泛的益生菌,具有對環(huán)境友好、促進(jìn)動(dòng)物體免疫功能和消化功能等優(yōu)良特點(diǎn)[1-2]。地衣芽胞桿菌能產(chǎn)生多種抗菌物質(zhì)及生物活性物質(zhì),是近年來病原菌的生物防治、動(dòng)物飼料和廢物處理等相關(guān)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)[3]。除此之外,其產(chǎn)生的淀粉酶、纖維素酶和蛋白酶等應(yīng)用于酶制劑行業(yè)[4-7]。其中,蛋白酶對于洗滌劑、食品、制藥、皮革和廢物處理等行業(yè)具有重要意義[8]。而低溫活性蛋白酶由于其結(jié)構(gòu)的靈活性和較高的轉(zhuǎn)化數(shù)(Kcat),已成為目前研究熱點(diǎn)[9]。該菌功能基因可通過全基因組測序深入了解,通過克隆表達(dá)地衣芽胞桿菌相關(guān)酶基因生產(chǎn)重組酶以滿足不同行業(yè)的需求備受研究者青睞[10]。此外,利用全基因組測序和比較基因組學(xué)分析從地衣芽胞桿菌挖掘次級代謝產(chǎn)物也備受關(guān)注。本研究前期從土壤中分離得到一株地衣芽胞桿菌菌株NWMCC0046,該菌株所產(chǎn)的堿性蛋白酶在低溫下具有良好活性。作為一株具有重大潛力的益生菌,傳統(tǒng)的試驗(yàn)分析和鑒定方式難以全面解析該菌的功能基因[11]。為深入研究菌株NWMCC0046,本研究使用PacBio RS II平臺(tái)和Illumina HiSeq 4000平臺(tái)對該基因組進(jìn)行了測序,同時(shí)利用數(shù)據(jù)庫(GO、KEGG、COG和CAZy)挖掘菌株NWMCC0046的功能基因,預(yù)測菌株NWMCC0046的次級代謝產(chǎn)物以及菌株NWMCC0046和近緣菌株的差異性比較分析,以期為高效開發(fā)利用菌株NWMCC0046提供生物信息學(xué)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種來源 地衣芽胞桿菌(Bacilluslicheniformis)NWMCC0046分離自西藏日喀則地區(qū)屠宰場廢棄血污放置土壤[12]。

1.1.2 培養(yǎng)基 ①LB培養(yǎng)基;②發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L)：豆粕50,葡萄糖10,酵母浸膏13.46,CaCl20.5,Na2HPO4·12H2O 4,KH2PO40.3,pH 7.5。

1.1.3 主要試劑與儀器設(shè)備 干酪素(上海阿拉丁公司);福林酚(北京索萊寶科技有限公司)。超凈工作臺(tái)(SW-CJ-1F,蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司);臺(tái)式壓力蒸汽滅菌器(MOST-T24,山東新華醫(yī)療器械股份有限公司);隔水式培養(yǎng)箱(GNP-9160,上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 去污試驗(yàn) 取凍存菌株NWMCC0046于LB培養(yǎng)基活化2代得種子液,將種子液按4%(體積分?jǐn)?shù))接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中培養(yǎng)48 h。收集發(fā)酵液,5 000 r/min離心10 min,上清液經(jīng)初步分離純化后得到活性較高的蛋白酶(結(jié)果未顯示)。采用茶、咖啡、可樂、巧克力和血液染色過的白色紗布(6.0 cm×7.5 cm),研究蛋白酶作為洗滌劑添加酶在低溫下的去污效果。在加入蛋白酶之前,將洗滌劑溶液(Tide, 7 mg/mL)在90 ℃下孵育1 h,使洗滌劑中存在的內(nèi)源性蛋白酶失活。20 ℃孵育30 min后,將紗布取出,沖洗干凈,然后干燥。觀察酶對不同污漬的去除效果,未經(jīng)染色處理的紗布作為對照。

1.2.2 全基因測序與組裝 使用PacBio RS II平臺(tái)和Illumina HiSeq 4000平臺(tái)對菌株NWMCC0046的基因組進(jìn)行測序。

1.2.3 基因組組分分析 Glimmer軟件(v3.02)用于組裝結(jié)果的基因預(yù)測[13];rRNA由RNAmmer軟件(v1.2)預(yù)測[14];tRNA區(qū)域和二級結(jié)構(gòu)通過tRNAscan-SE軟件(v1.3.1)預(yù)測[15];sRNA由Infernal軟件與Rfam數(shù)據(jù)庫(v9.1)獲得[16]。通過TRF軟件(Tandem Repeat Finder, v4.04)預(yù)測串聯(lián)重復(fù)序列[17]。通過PhiSpy軟件(v3.7.8)預(yù)測前噬菌體prophage[18];CRISPRCasFinder軟件(v4.2.19)用于識(shí)別CRISPRs[19]。

1.2.4 基因功能分析 ①基因功能注釋：使用基因本體論(Gene Ontology,GO)[20]、同源基因族(Clusters of Orthologous Groups,COG)[21]、京都基因與基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)[22]、碳水化合物相關(guān)酶(Carbohydrate-Active enZYmes Database,CAZy)[23]四個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行一般功能注釋。②比較基因組學(xué)與系

統(tǒng)發(fā)育分析：目標(biāo)基因組和參考基因組間的共線性關(guān)系使用MUMmer軟件(v3.23)進(jìn)行比對。使用LASTZ(v1.03.54)確定基因組之易位和倒置等區(qū)域。采用Treebest(Neighbor-Joining, NJ)軟件(v1.9.2)基于基因家族構(gòu)建進(jìn)化樹。③次級代謝產(chǎn)物分析：利用anti-SMASH 3.0 (https：//fungismash.secondarymetabolites.org)對菌株NWMCC0046中次級代謝產(chǎn)物合成基因簇進(jìn)行預(yù)測[24]。

2 結(jié)果與分析

2.1 去污效果

堿性蛋白酶能將難溶的蛋白類大分子分解成較小的肽段,而肽段容易溶解在水中或被表面活性劑乳化,從而達(dá)到更佳的去污效果。當(dāng)洗滌劑(Tide)與菌株NWMCC0046堿性蛋白酶在20 ℃下聯(lián)合使用時(shí),去污效果比單獨(dú)使用洗滌劑更好(圖1)。相比傳統(tǒng)的加酶洗滌劑,低溫蛋白酶的洗滌劑將會(huì)更受歡迎,因?yàn)樗軌驈浹a(bǔ)洗滌劑在低溫時(shí)去污力的不足。

圖1 地衣芽胞桿菌NWMCC0046堿性蛋白酶的去污效果Fig.1 Stain removal activity of the alkaline protease from B. licheniformis NWMCC0046對照組為未經(jīng)處理的紗布;洗滌劑組僅用洗滌劑處理;洗滌劑+蛋白酶組為二者聯(lián)合去污。洗滌劑(Tide)7 mg/mL,菌株NWMCC0046的蛋白酶活性281.91 U/mLControl group is the gauze without any treatment;Detergent group is treated with detergent only; Detergent plus protease group is the combined decontamination of both. Detergent (Tide) 7 mg/mL, protease activity of NWMCC0046 281.91 U/mL

2.2 菌株NWMCC0046全基因組概況

菌株 NWMCC0046全基因組大小為4 321 565 bp,GC含量為46.78%,含4 504個(gè)編碼基因;含有串聯(lián)重復(fù)序列(Tandem Repeat, TR)71個(gè),總長度為15 438 bp;50個(gè)小衛(wèi)星(Minisatellite) DNA,總長度為6 096 bp;微衛(wèi)星(Microsatellite) DNA 5個(gè),總長為 10 103 bp。含有 tRNA 81個(gè),5S rRNA、16S rRNA 和 23S rRNA各8個(gè),sRNA 42個(gè)。菌株NWMCC0046全基因組圖譜如圖2所示，菌株NWMCC0046的全基因組信息與其近緣芽胞桿菌(Bacillus)比較分析結(jié)果見表1。

表1 地衣芽胞桿菌NWMCC0046全基因組特征及其與其他近緣芽胞桿菌比較

圖2 菌株NWMCC0046全基因組圖譜Fig.2 Complete genome mapping of strain NWMCC0046圖A最外圈為基因組序列位置坐標(biāo),由外到里,分別為編碼基因、基因功能注釋結(jié)果(包含COG、KEGG、GO數(shù)據(jù)庫的注釋結(jié)果信息)、ncRNA、基因組GC含量(向內(nèi)的紅色部分表示該區(qū)域GC含量低于全基因組平均GC含量,向外的綠色部分與之相反,且峰值越高表示與平均GC含量差值越大)、基因組GC skew值(以G-C/G+C表示,向內(nèi)的粉色部分表示該區(qū)域G的含量低于C的含量,向外的淺綠色部分與之相反)。圖B表示NWMCC0046基因組中COG、KEGG和GO基因功能注釋分析以及ncRNA分類,不同顏色代表不同功能,各大功能數(shù)據(jù)庫的顏色無任何相關(guān)性The outermost circle of figure A is the genomic sequence position coordinates. From the outside to the inside, they are coding genes, gene function annotation results (containing annotation result information from COG, KEGG, GO databases), ncRNA, GC content (inward red part indicates that the GC content of the region is lower than the average GC content of the whole genome, outward green part is the opposite, and the higher peak indicates the greater difference with the average GC content), GC skew value (expressed as G-C/G+C, inward pink part indicates that the G content of the region is lower than the C content, the outward light green part is the opposite). Figure B indicates the functional annotation analysis of COG, KEGG and GO genes in NWMCC0046 genome and ncRNA classification, various colors mean that different functions and the colors of major functional databases do not have any correlation

2.3 基因功能注釋

2.3.1 GO注釋結(jié)果 通過GO數(shù)據(jù)庫注釋,得到菌株NWMCC0046功能基因的分布情況如圖3所示。GO數(shù)據(jù)庫按照生物過程(Biological Process)、細(xì)胞組分(Cellular Component)、分子功能(Molecular Function) 三個(gè)方面對基因進(jìn)行注釋。細(xì)胞過程(Cellular Process)和代謝過程(Metabolic Process)相關(guān)編碼基因各有1 387、1 372個(gè),表明該菌具有高度的代謝活性;在細(xì)胞組分中,共955個(gè)基因得到注釋,其中有713個(gè)與細(xì)胞結(jié)構(gòu)實(shí)體(Cellular anatomical entity)編碼基因表現(xiàn)出高相關(guān)性;分子功能分支共3 036個(gè)注釋結(jié)果,其中結(jié)合(Binding)、催化活性(Catalytic Activity)和轉(zhuǎn)運(yùn)活性(Transporter Activity)有關(guān)編碼基因分別為1 008、1 498、255個(gè)。

圖3 基于GO注釋的功能基因的分布情況Fig.3 Distribution of functional genes based on GO annotationBP：生物過程;CC：細(xì)胞組分;MF：分子功能BP：Biological process; CC：Cellular component; MF：Molecular function

2.3.2 COG注釋結(jié)果 將菌株NWMCC0046基因組中的編碼基因與COG數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對,共有3 132個(gè)蛋白編碼基因被注釋到(圖4)。它們大多集中在碳水化合物的運(yùn)輸和代謝(carbohydrate transport and metabolism)以及氨基酸的運(yùn)輸和代謝(amino acid metabolism)。此外,α-淀粉酶、三糖磷酸酯異構(gòu)酶、6-磷酸甘露糖異構(gòu)酶和6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶等眾多酶類的編碼基因也存在于NWMCC0046基因組中。α-淀粉酶作為工業(yè)上廣泛使用的一種具有廣泛底物偏好和產(chǎn)品特異性的酶,可產(chǎn)生葡萄糖和麥芽糖。此外,我們發(fā)現(xiàn)了編碼運(yùn)輸各種底物,包括氨基酸、肽、糖、鐵、核苷酸和其他小分子的MFS超家族轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(major facilitator superfamily, MFS)的44個(gè)編碼基因。磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)(The phosphotransferase system, PTS)和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體系統(tǒng)(ABC transporter system, ABC)在促進(jìn)宿主能量儲(chǔ)存和代謝方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[25]。在地衣芽胞桿菌NWMCC0046的全基因組中共發(fā)現(xiàn)了65個(gè)參與PTS系統(tǒng)的基因,如編碼蔗糖的scrA基因、編碼纖維二糖的celB基因和編碼抗壞血酸的ulaA基因。此外,菌株NWMCC0046的基因組中還有ABC轉(zhuǎn)運(yùn)滲透酶、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)ATP結(jié)合蛋白和氨基酸ABC轉(zhuǎn)運(yùn)滲透酶。細(xì)菌通過碳水化合物磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)將許多碳水化合物運(yùn)送到細(xì)胞中,促進(jìn)了新陳代謝過程。這些結(jié)果表明,菌株NWMCC0046具有降解蛋白質(zhì)和碳水化合物的良好潛力,對于胃腸道具有特殊的適應(yīng)性。

圖4 基于COG注釋的功能基因的分布情況Fig.4 Distribution of functional genes based on COG annotation

2.3.3 KEGG注釋結(jié)果 在 KEGG 數(shù)據(jù)庫中,對應(yīng)到 KEGG代謝通路的2 602個(gè)基因富集在226條代謝通路中。碳水化合物代謝(carbohydrate metabolism)、氨基酸代謝(amino acid metabolism)和膜運(yùn)輸(membrane transport)是最主要的三種代謝通路,分別有315、234和191個(gè)基因注釋結(jié)果;此外,輔酶和維生素的代謝(metabolism of cofactors and vitamins)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction)、能量代謝(energy metabolism)、核苷酸代謝(nucleotide metabolism)、脂質(zhì)代謝(lipid metabolism)通路與菌株也具有較高的相關(guān)性(圖5)。地衣芽胞桿菌NWMCC0046含有編碼多種胞外蛋白酶的基因(aprX、apre、epr、vpr、isp)以及多種內(nèi)肽酶和外肽酶等酶的基因(Glup、degP、htrA、sppA、amps、bpr、dacC)。此外,還發(fā)現(xiàn)了多種酶(表2)。菌株NWMCC0046含有多種抗氧化酶的編碼基因,如與完整的硫氧還蛋白有關(guān)的基因,包括三個(gè)編碼硫氧還蛋白的trxA基因,兩個(gè)編碼硫氧還蛋白還原酶的trxB基因,三個(gè)編碼硫醇過氧化物酶的tpx基因。結(jié)果顯示該菌參與了包含苯丙氨酸和色氨酸等芳香族氨基酸代謝途徑,表明該菌可為食品提供特定的風(fēng)味。此外,我們還發(fā)現(xiàn)了參與抗生素、生物降解等代謝過程有關(guān)基因以及可調(diào)控免疫和炎癥的通路(包括IL-17信號通路和NOD-like受體信號通路)的組織系統(tǒng)通路相關(guān)基因。該菌還存在著多樣且復(fù)雜的調(diào)節(jié)基因和信號傳遞系統(tǒng)(群體效應(yīng)),可調(diào)控植物的病原菌的致病機(jī)制。

表2 地衣芽胞桿菌NWMCC0046基因組中鑒定的部分酶

圖5 基于KEGG注釋的功能基因的分布情況Fig.5 Distribution of functional genes based on KEGG annotation

2.3.4 CAZy功能分析 根據(jù)CAZy預(yù)測結(jié)果,菌株NWMCC0046含79個(gè)糖苷水解酶(Glycoside Hydrolases, GHs)和34個(gè)糖苷轉(zhuǎn)移酶(Glycosyl Transferases, GTs)。GHs和GTs是一組關(guān)鍵酶,可以水解碳水化合物的糖苷鍵,并負(fù)責(zé)維持被宿主免疫系統(tǒng)識(shí)別的表面結(jié)構(gòu)[26]。菌株NWMCC0046包含殼聚糖酶(chitosanase, EC 3.2.1.132)、幾丁質(zhì)酶(chitinase, EC 3.2.1.14)、β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase, EC 3.2.1.21)、乙酰木聚糖酯酶(acetyl xylan esterase, EC 3.1.1.72)、纖維素酶(cellulase, EC 3.2.1.4)、地衣酶(licheninase, EC 3.2.1.73)等酶的編碼基因。地衣酶在動(dòng)物飼料、釀酒、生物燃料等產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮關(guān)鍵作用,可與其他酶協(xié)同作用生產(chǎn)生物乙醇,包括通過生物轉(zhuǎn)化各種植物木質(zhì)纖維素。地衣芽胞桿菌在土壤中廣泛存在的原因之一在于其能利用這些酶維持自身正常代謝。CAZy數(shù)據(jù)庫表明菌株NWMCC0046具有優(yōu)秀的益生菌能力,可用于病原體的防御和工業(yè)酶的生產(chǎn)。

2.4 菌株NWMCC0046的進(jìn)化和比較基因組學(xué)分析

利用基因家族構(gòu)建物種進(jìn)化樹(圖6),結(jié)果表明菌株NWMCC0046與B.licheniformisATCC14580、B.licheniformisDSM30615、B.licheniformisATCC9789、B.licheniformisTCCC11148處于同一分支,其親緣關(guān)系特別近,同屬地衣芽胞桿菌。菌株NWMCC0046與B.licheniformisATCC14580的全基因組共線性分析表明,兩株基因組高度相似,但存在翻轉(zhuǎn)、易位等基因組重排(圖7)。兩者在氨基酸水平上既相似,又有獨(dú)特之處。生存環(huán)境不同導(dǎo)致兩株菌基因組及功能有差異, 菌株NWMCC0046存在大量環(huán)境信息處理相關(guān)基因。

圖6 物種間的進(jìn)化關(guān)系圖Fig.6 Map of evolutionary relationships among species海內(nèi)氏芽胞桿菌NRRLB-41327作為外群,分支長度表示進(jìn)化距離的大小Bacillus haynesii NRRLB-41327 as an outgroup, and the branch length indicates the evolutionary distance

圖7 地衣芽胞桿菌NWMCC0046與ATCC14580的共線性分析Fig.7 Synteny analysis of B. licheniformis NWMCC0046 and B.licheniformis ATCC14580上行為樣品基因組,下行為對照基因組。褐色代表基因組序列的正向鏈;藍(lán)色代表基因組序列的反向鏈;粉色代表共線性區(qū)域;青綠色代表易位區(qū)域;黃色代表倒置區(qū)域;綠色代表易位兼倒置的區(qū)域The upper row is the sample genome and the lower row is the reference genome. Brown indicates the forward strand of the genome sequence; blue represents the reverse strand of the genome sequence; pink means the co-linear region; turquoise represents the translocation region; yellow represents the inverted region; green stands for the translocation-cum-inversion region

2.5 次級代謝產(chǎn)物合成基因簇

采用anti-SMASH對菌株NWMCC0046基因組進(jìn)行次級代謝產(chǎn)物分析，預(yù)測得到11個(gè)次級代謝產(chǎn)物基因簇，結(jié)果見表4。其中包含5類具有抗菌活性的物質(zhì)：地衣素(lichenysin)、豐原素(fengycin)、桿菌肽(bacitracin)、桿菌素(bacillibactin)和丁酰苷菌素(butirosin)。菌株NWMCC0046基因組中還存在6種功能未知的基因簇，其中嗜鐵素(siderophore)、III型聚酮合成酶(Type Ⅲ polyketide synthase，T3PKS)、萜類(Terpene)、核糖體合成和翻譯后修飾的肽(RiPP)、環(huán)二肽合酶(CDPS)和套索肽(lassopeptide)各一種。與其親緣關(guān)系較近的芽胞桿菌屬相比，菌株NWMCC0046含有額外的次級代謝產(chǎn)物基因簇，結(jié)果見表5。這表明菌株NWMCC0046中可能存在合成新物質(zhì)的基因簇，再加上其獨(dú)特的生物奪氧作用機(jī)制，在農(nóng)業(yè)方面具有較大應(yīng)用潛力。

表4 菌株NWMCC0046次級代謝產(chǎn)物合成基因簇

表5 近緣芽胞桿菌間次級代謝產(chǎn)物基因簇對比表

3 討 論

本文研究了菌株NWMCC0046所產(chǎn)低溫蛋白酶在洗滌行業(yè)的應(yīng)用潛力,使用PacBio RS II平臺(tái)和Illumina HiSeq 4000平臺(tái)對菌株NWMCC0046基因組進(jìn)行了測序,得到了菌株NWMCC0046的基因組序列信息。該蛋白酶能作為洗滌劑添加酶有效去除污漬,菌株NWMCC0046基因組中存在眾多蛋白酶編碼基因以及工業(yè)酶基因。與眾多數(shù)據(jù)庫比對結(jié)果表明,該菌具有優(yōu)秀的益生菌潛力,包括抗氧化活性、抗菌活性。菌株NWMCC0046基因組中包含了抗生素和生物降解等代謝過程。此外,其獨(dú)特的胃腸道適應(yīng)性以及優(yōu)秀的氨基酸代謝能力為其在飼料行業(yè)奠定基礎(chǔ)。通過比較基因組分析,菌株NWMCC0046為地衣芽胞桿菌,與地衣芽胞桿菌ATCC14580具有良好共線性。同時(shí)發(fā)現(xiàn)了幾種重要的次級代謝產(chǎn)物,是具有很大應(yīng)用潛力的一株益生菌。

地衣芽胞桿菌NWMCC0046堿性蛋白酶在低溫下的去污效果表明其在洗滌行業(yè)的巨大潛力。低溫蛋白酶在保證催化效率的前提下可以降低反應(yīng)溫度和縮短反應(yīng)時(shí)間,在洗滌劑配方、食品行業(yè)和其他生物技術(shù)實(shí)踐中有很大優(yōu)勢。地衣芽胞桿菌NWMCC0046除了能產(chǎn)蛋白酶外,還預(yù)測到幾丁質(zhì)酶、殼聚糖酶、地衣酶以及α-淀粉酶的編碼基因。此外,菌株NWMCC0046對于胃腸道獨(dú)特的適應(yīng)性表明其在飼料行業(yè)的潛力,通過添加地衣芽胞桿菌的飼料可以有效提高粗蛋白的消化率[27],有效替代抗生素[28],調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)改善腸道健康[29]。通過全基因組序列分析預(yù)測到菌株NWMCC0046還具有抗氧化活性和抗菌活性。Qin等[30]研究表明地衣芽胞桿菌可以有效改善草魚抗氧化能力,包括血清中超氧化物歧化酶(SOD)活性的提高和丙二醛(MDA)水平的降低,以及腸道中抗氧化酶(MnSOD)和過氧化氫酶(CAT)mRNA水平的上調(diào)。Zhao等[31]通過添加含地衣芽胞桿菌的日糧飼喂肉雞,結(jié)果表明地衣芽胞桿菌可改善回腸、血清和肝臟中抗氧化酶的活性。地衣芽胞桿菌包括其產(chǎn)生的生物活性物質(zhì)可以有效抑制病原菌的生長[32]。芽胞桿菌屬之間的親緣關(guān)系特別近,利用16S rRNA基因序列和脂肪酸譜分類等常規(guī)手段無法準(zhǔn)確區(qū)分;菌株NWMCC0046經(jīng)16S rRNA基因序列比對,發(fā)現(xiàn)其與B.haynesiiNRRLB-41327親緣性高達(dá)99.74%,但這樣的結(jié)果似乎不太精確。利用基因家族確定菌株NWMCC0046的精準(zhǔn)分類,結(jié)果表明其與地衣芽胞桿菌同屬一個(gè)分支。同時(shí)測序結(jié)果表明菌株NWMCC0046基因組成分B.licheniformisATCC14580共線性較好。但由于兩株菌來源不同,獨(dú)特環(huán)境使菌株NWMCC0046編碼許多獨(dú)特功能基因,因此基因組出現(xiàn)了重排現(xiàn)象。微生物產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物具有多種多樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性,有很高的價(jià)值。地衣素與豐原素可以通過破壞細(xì)胞膜的完整性來抑制真菌的生長[33]。桿菌肽屬多肽類抗生素,通過特異性地抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成階段的脫磷酸化起到抗菌作用[34]。El-Deep等[35]利用桿菌肽能顯著降低梭菌及大腸埃希菌的數(shù)量,并能顯著提升腸道中乳桿菌的數(shù)量。本研究中發(fā)現(xiàn)的丁酰苷菌素基因簇與BGC0000693來源的最高相似度僅為7%,說明該基因簇可能合成新的抑菌物質(zhì)。植物可以利用微生物產(chǎn)生的嗜鐵素所螯合的鐵, 改善植物的鐵營養(yǎng), 以防治堿性缺鐵土壤植物缺鐵失綠癥[36-37],推測菌株NWMCC0046可用于防治植物病害。綜上所述,本研究表明地衣芽胞桿菌NWMCC0046是具有潛在功能的益生菌,實(shí)驗(yàn)結(jié)果為地衣芽胞桿菌NWMCC0046益生菌特性提供了新的分子基礎(chǔ)見解。