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首例植物共生菌宏基因组文库构建成功

2009-01-04 07:42 中科院昆明植物研究所 中科院昆明植物研究所 阅读 0
核心摘要: 中国科学院昆明植物研究所成功构建了国际上首例植物共生菌宏基因组文库,突破了共生菌富集的技术瓶颈。该文库库容量大,涵盖七个门类两百种以上微生物,包括大量未可培养微生物,并发现了一个与美登素类化合物合成相关的基因簇。这一成果为医药和工业生物技术领域提供了崭新的基因资源,有望推动生物催化剂的创新研发。

对于目前尚未成功培养的微生物,包括为数众多的植物共生菌,运用宏基因组的研究策略发掘其基因资源,可为医药和工业生物技术等领域带来创新成果。

中国科学院昆明植物研究所曾英研究员等专家,在国家自然科学基金重点项目“通过进化生物学途径从植物共生放线菌中寻找强生理活性化合物”等支持下,经过三年多的努力,完成了植物共生菌的富集和植物共生菌宏基因组文库构建研究工作。

与宿主植物相比,共生菌的基因组和生物量非常微小。因此,构建植物共生菌宏基因组文库必须首先突破共生菌富集的技术瓶颈。专家们经过努力,在植物共生菌的富集方法上取得突破和创新,相关技术已申请发明专利并公开;同时依托共生菌富集方法的独特创新,构建了国际上首例植物共生菌宏基因组文库,相关研究成果陆续发表在微生物学重要学术期刊《应用微生物学杂志》(Journal of Applied Microbiology)和《环境微生物学》(Environmental Microbiology)上。构建的滑桃树共生菌宏基因组文库极具开发潜力,不仅库容量大(1.37×10^6个克隆,相当于5000个链霉菌基因组拷贝),而且蕴含丰富的微生物种类多样性,文库的基因组来源涵盖七个门类两百种以上的微生物,其中以放线菌和变形菌的种类最为丰富,而且有相当一部分属于未可培养微生物或新种来源。与此同时,还发现了一个与美登素类化合物(maytansinoids)合成有关的基因簇,目前正在用KS、AHBA以及相关基因对文库进行高通量筛选,充分挖掘宏基因组文库的基因资源。

新基因和新酶资源是生物技术和工业催化发展的驱动力。不依赖培养的微生物宏基因组作为新颖的基因资源,既是生物技术发展的源泉,也是发现新酶和开发生物催化剂的新途径。生物催化剂被视为21世纪化学工业可持续发展的必要工具,植物共生菌宏基因组文库这一崭新的基因资源,极有可能为生物催化剂的研制提供源头上的创新。(来源:中科院昆明植物研究所)

(《环境微生物学》(Environmental Microbiology),DOI: 10.1111/j.1462-2920.2008.01689.x,Hao-Xin Wang,Yue-Mao Shen)

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