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近年来,海洋和极端环境来源的放线菌在适应特殊环境的过程中可能演化出独特的遗传特性和天然产物,进而成为了新型天然产物挖掘的重要对象。本研究选择5株极地海洋放线菌,从基因组入手,结合生物信息学技术分析其天然产物合成潜力,并针对代表性生物合成基因簇进行挖掘研究。本研究选择的5株极地海洋放线菌覆盖了链霉菌属(Streptomyces)及拟诺卡氏菌属(Nocardiopsis)、短状杆菌属(Brachybacterium)和Marisediminicola属3个稀有放线菌属。通过基因组分析发现,天然产物生物合成基因簇的数量与基因组的大小具有正相关性,以链霉菌属和拟诺卡氏菌属菌株基因组中编码的天然产物合成基因簇最为丰富和多样,具有较好的挖掘潜力,而另外2个稀有放线菌属菌株的基因组相对较小,编码的天然产物合成基因簇也少。因此选择两株极地链霉菌(Streptomyces sp.604F和Streptomyces sp.R15-527F)和 1 株极地稀有放线菌 Nocardiopsis sp.502F 进一步分析其产物合成潜力,并分别选择1个代表性基因簇(604F27、527F15和502F10)开展基因簇挖掘研究。基因簇604F27含有2个Type Ⅰ PKSs、1个Type Ⅲ PKS、1个NRPS和1个卤化酶编码基因,可以合成含有卤素的PK-NRP杂合化合物。基因簇527F15含有lasso peptide生物合成所需的关键基因,可以合成分子量为2020 Da的lasso peptide。基因簇502F10的类型为terpene-bacteriocin。利用RedE/T和Redα/β克隆技术将这3个基因簇克隆到合适的载体,并通过接合转移成功转化至Streptomyces coelicolor M1154工程菌中进行异源表达。RT-PCR检测显示,3个基因簇的关键基因均得到了不同程度的表达,但因基因簇表达量不高、关键基因之间表达量不同及产物未知等原因,尚未找到预测的合成产物。本研究初步揭示了极地海洋放线菌的天然产物合成潜力具有种属差异性,即使研究最多的链霉菌属仍具合成新型天然产物的潜力。从基因组分析能快速地发现潜在的天然产物合成能力,比传统的化合物分离鉴定高效。RedE/T和Redα/β克隆技术可作为挖掘新型天然产物的一种选择,为今后有针对性地开展极地放线菌天然产物挖掘提供技术思路,但本研究所涉及的产物表达与分析尚需进一步深入。