一株地衣内生细菌的次生代谢产物研究

摘要

地衣是由真菌与藻类共生形成的稳定复合有机体，能够在极端环境下生长并且广泛地分布全球范围内。在漫长的生物演化过程中，地衣形成了特殊的共生关系，借此能够产生诸多具有生物活性的特有的代谢产物。目前越来越多的研究表明地衣共生系统中存在着大量的细菌群落，主要作用是为地衣体提供氮素营养。它们以 α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）为主要类群，呈生物膜的状态分布在地衣体的组织间隙。随着对地衣细菌研究的深入，人们发现细菌群落在地衣系统中有不可替代的作用，并在其次生代谢产物中得到了结构新颖，生物活性很好的化合物。 本论文选择的实验样品为根瘤菌目（Rhizobiale）中的新世系 LAR1的菌株8433D，是该世系第一个可培养的菌株。首先采用全基因组鸟枪法策略，构建不同插入片段的文库，基于Illumina MiSeq测序平台，利用第二代测序技术对8433D 菌株的基因文库进行双末端测序，测序数据经过过滤、整理以及质量评估后去除带有接头、低质量的序列。通过 antiSMASH 和 MiBiG 平台将所得序列做基因簇比对，预测可能产生的次生代谢产物以及其生物活性，结果显示该细菌存在与多种抗生素合成相关的关键基因，以及与类胡萝卜素（carotenoids）代谢产物生物合成相关的基因簇。然后对 8433D 菌株使用 PDA 培养基大量培养发酵，发酵物经过乙酸乙酯超声萃取后得到粗提浸膏。然后使用乙酸乙酯-石油醚体系进行硅胶柱层析，将浸膏分为七个组分：FrB、FrC、FrD、FrE、FrF、FrG、FrH。根据七个组分薄层层析的结果，决定对结果清晰，分离效果好的FrD、FrF、FrG 进行葡聚糖凝胶柱 SephadexLH-20、ODS 柱色谱和半制备型HPLC 处理，分离纯化后共得到七个单体化合物 S1-S7。利用核磁共振谱 （NMR）、质谱（MS）以及微谱数据比对，结合文献资料，推断出化合物的结构，确定为高丽槐素、酪醇以及五个二肽类化合物，均为已知化合物。 全基因组测序技术与天然产物提取技术的结合，为提取地衣细菌中的代谢产物提供了新的思路。通过此方法得到的七个化合物单体均具有一定的生物活性，与基因簇预测的结果结合分析后预测 8433D 菌株产生肽类抗菌素，为下一步实验做好了铺垫，丰富了有关地衣天然产物的研究数据。

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