发酵工程师基础知识:放线菌研究进展

       据统计, 从放线菌发现的生物活性物质已经超过13 700 余种, 占已发现天然活性物质(33 500 种)的40%以上; 目前临床和农业上使用的150 多种抗生素, 2/3 来自放线菌， 可以说放线菌对人类健康做出的贡献是难以估量的无数实践经验表明, 开展放线菌系统学研究, 对于搞清楚新分离野生菌株或新发现活性菌株的精确分类地位, 指导其抗菌活性和产酶活性筛选, 次级代谢产物分离和发现,以及各种功能基因、功能基因组资源的勘探研究等均具有积极的现实意义; 同时, 还对深入理解某些特殊放线菌类群之间的系统进化关系, 或构建产某类生物活性物质的工业生产菌株的代谢网络模型, 进而为其生物工程改造奠定理论基础。

编者：目前科学家在放线菌方面的基础工作已经非常扎实了，对发酵工程师而言，可以通过鉴定自己菌株，确定其分类或属性，从而更有效的借鉴前人的研究，为下一步在菌种改造，代谢流计算，代谢调控方面的工作奠定基础。

1 国际放线菌系统学发展简史

1961 年Waksman 出版了他的名著《放线菌的属和种分类鉴定及描述》, 从此放线菌系统学开始形成。1997 年, Stackebrandt 等通过对16S rRNA 基因序列分析, 提出了放线细菌纲(Class Actinobacteria)这一分类等级的分类系统。随着分子生物学和核酸测序技术的发展,这种基于放线菌分子特征的分类正在成为放线菌分类学研究的主要方法。2012 年5 月, 《伯杰氏系统细菌学手册》第二版第五卷由Springer出版社正式出版。该书涉及到放线菌门的6个纲, 23 个目, 53 个科, 230 个属的有效描述。

2、我国放线菌系统学研究历史

我国的放线菌系统学研究始于20 世纪50年代, 以中国科学院微生物研究所为主, 随后国内很多大学和科研机构陆续开展放线菌资源及系统学方面的研究。

2.1 第一阶段——经典分类的学习和建立时期(1953−1980)

2.2 第二阶段——化学分类的学习和建立时期(1981−1990)

2.3 第三阶段——分子分类的学习和建立时期(1991−2000)

阮继生等主编的《放线菌研究及应用》, 从理论和具体操作方面介绍了细胞壁化学组分、磷酸类脂、甲基萘醌、DNA 碱基、16S RNA 寡核苷酸序列分析及DNA-DNA、DNA-rRNA 分子杂交、蛋白质凝胶电泳分析、免疫学、数值分类、生态学、放线菌噬菌体、人畜放线菌病诊断与治疗、共生固氮弗兰克氏菌和放线菌资源开发与利用, 以及普及和提高我国放线菌分类学的专业书籍;

3、我国放线菌系统学研究的现状

我国放线菌系统学研究的对象已从过去研究比较多的普通土壤、水体逐渐扩展

到盐碱湖泊、沙漠、热泉、高海拔地区和地下层、干旱强紫外辐射地区、动植物微环境、海洋、极地等生境, 尤其是近十年在各种极端环境、植物内生、海洋放线菌等几个领域形成了亮点和特色

(1) 发现放线菌新分类单元的数量大幅增加

(2) 研究方法与技术的不断创新

(3) 部分放线菌类群或种类研究水平的领先地位

4、 放线菌系统学发展趋势

由于多学科的交叉与渗透, 放线菌系统学发展的未来趋势主要包括以下三个方面:

(1) 多相分类体系的完善与新分类指征的探索

(2) 组学信息应用及其与表型特征整合

(3) 分类系统的进一步合理化

        无数实践经验表明, 开展放线菌系统学研究, 对于搞清楚新分离野生菌株或新发现活性菌株的精确分类地位, 指导其抗菌活性和产酶活性筛选, 次级代谢产物分离和发现,以及各种功能基因、功能基因组资源的勘探研究等均具有积极的现实意义; 同时, 还对深入理解某些特殊放线菌类群之间的系统进化关系, 或构建产某类生物活性物质的工业生产菌株的代谢网络模型, 进而为其生物工程改造奠定理论基础.

       鉴定菌种的一个办法就是相关参考文献对提取16S rRNA，然后再与数据库对照，从而确定其归属。2017年5月14日我们的一期公众号文章专门介绍了该方法。

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