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乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823全基因组测序及胞外多糖基因簇分析

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中国食品学报 2021年第4期21卷 256-266页

作者：李敏李伟程刘亚华尤利军马腾赵洁孙志宏内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室农业农村部奶制品加工重点实验室呼和浩特010018

目的:乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823是从内蒙古锡林郭勒盟自然发酵乳制品嚼口中分离得到的1株具有优良发酵特性且高产胞外多糖的乳酸菌。为探究其产胞外多糖的作用机制,对其进行全基因组测序并解析基因组序列信息。方法:使用PacBio SMRT... 详细信息

目的:乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823是从内蒙古锡林郭勒盟自然发酵乳制品嚼口中分离得到的1株具有优良发酵特性且高产胞外多糖的乳酸菌。为探究其产胞外多糖的作用机制,对其进行全基因组测序并解析基因组序列信息。方法:使用PacBio SMRT三代测序技术对该菌株进行全基因组测序,采用生物信息学方法对其进行序列组装、基因预测和功能注释,并深入挖掘可能参与胞外多糖生物合成相关的基因信息。结果:乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823包含1条染色体DNA(基因组大小为2 458 520 bp,GC含量为35.2%)和3个环状质粒(pIMAU11823A、pIMAU11823B、pIMAU11823C,基因组大小和GC含量分别为127 965,24 554,7 734 bp和35.7%,39.5%,32.7%),同时发现该菌株基因组内具有乳糖、纤维二糖、蔗糖、果糖、甘露糖、半乳糖转运系统和7种糖核苷酸合成相关基因以及1个胞外多糖合成基因簇epsRXCDBEF(GTF1)H(GTF2)JKM。结论:本研究揭示了乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823的基因组特征,并预测了其胞外多糖的合成机制,为研究其产生的胞外多糖结构特征提供了理论依据,同时为该菌株在工业生产中的应用奠定理论基础。

关键词：乳酸乳球菌乳酸亚种全基因组测序胞外多糖基因簇

乳酸乳球菌乳酸亚种的^(m6)A甲基化差异研究

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中国食品学报 2021年第5期21卷 14-22页

作者：郑慧娟李伟程赵飞燕蔡虹宇孙志宏张和平内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室农业农村部乳制品加工重点实验室内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室呼和浩特010018

乳酸乳球菌乳酸亚种是常用的工业发酵剂菌种,具有较高的经济价值。乳酸乳球菌乳酸亚种BL19与IMAU10978的发酵特性存在较大差异,其中BL19具有良好发酵特性。本文比较2株存在明显发酵特性差异的乳酸乳球菌乳酸亚种BL19与IMAU10978,从基因... 详细信息

乳酸乳球菌乳酸亚种是常用的工业发酵剂菌种,具有较高的经济价值。乳酸乳球菌乳酸亚种BL19与IMAU10978的发酵特性存在较大差异,其中BL19具有良好发酵特性。本文比较2株存在明显发酵特性差异的乳酸乳球菌乳酸亚种BL19与IMAU10978,从基因组与^(m6)A甲基化角度探究2株菌的发酵差异化特性。通过单分子实时(SMRT)测序技术对BL19与IMAU10978进行全基因组测序与^(m6)A甲基化鉴定,并结合NCBI全基因组数据,比较不同菌株的功能基因差异和BL19与IMAU10978的^(m6)A甲基化差异。比较基因组分析表明:试验菌株的平均核苷酸一致性高达98.24%,且其功能基因不存在明显差异,均以碳水化合物和氨基酸代谢等为主。甲基化分析显示:IMAU10978与BL19的肽转运载体、PTS系统和2,3-丁二醇脱氢酶等相关基因的^(m6)A甲基化存在明显差异。本研究分析了BL19与IMAU10978的基因组与^(m6)A甲基化,发现2株菌的亲缘关系近且功能基因较为相似,^(m6)A甲基化差异可能是导致发酵特性差异的重要原因。此外,还初步探究工业发酵剂菌株基因组的表观修饰,为工业菌株的选育提供了理论基础。

关键词：乳酸乳球菌乳酸亚种比较基因组学 m6A甲基化

乳酸乳球菌乳酸亚种高产胆盐水解酶发酵条件的优化研究

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食品科学 2006年第11期27卷 322-326页

作者：刘慧杜薇张红星北京农学院食品科学系北京102206

本文利用从藏灵菇中筛选的产胆盐水解酶的乳酸乳球菌乳酸亚种(***)研究提高酶活力的环境因素。针对主要影响胆盐水解酶合成的四个因素,采用四因素三水平L9(34)正交试验确定了高产胆盐水解酶优化发酵条件:葡萄糖添加量为3%、大豆蛋白胨... 详细信息

本文利用从藏灵菇中筛选的产胆盐水解酶的乳酸乳球菌乳酸亚种(***)研究提高酶活力的环境因素。针对主要影响胆盐水解酶合成的四个因素,采用四因素三水平L9(34)正交试验确定了高产胆盐水解酶优化发酵条件:葡萄糖添加量为3%、大豆蛋白胨添加量为2%、发酵温度为37℃、接种量为2%。在优化条件下,胆盐水解酶活力是优化前的11.84倍。

关键词：乳酸乳球菌乳酸亚种胆盐水解酶优化条件

乳酸乳球菌乳酸亚种T0625菌株产Nisin最佳培养条件的研究

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食品研究与开发 2008年第6期29卷 37-45页

作者：白泽朴吕淑霞林英郝宇涵姜萍萍沈阳农业大学生物科学技术学院辽宁沈阳110161

对从大白菜叶片上分离得到的一株乳酸乳球菌乳酸亚种T0625产乳酸链球菌素(Nisin)的适宜培养条件进行了研究。采用单因素分析法首先确定了T0625菌株在改良的M17G培养基中产Nisin的最适碳源、氮源、金属离子的种类,即:碳源为葡萄糖;氮源... 详细信息

对从大白菜叶片上分离得到的一株乳酸乳球菌乳酸亚种T0625产乳酸链球菌素(Nisin)的适宜培养条件进行了研究。采用单因素分析法首先确定了T0625菌株在改良的M17G培养基中产Nisin的最适碳源、氮源、金属离子的种类,即:碳源为葡萄糖;氮源为蛋白胨、酵母膏和牛肉膏组成的混合氮源;金属离子为Mg2+。并确定了各成分的最适浓度。之后确定了装液量、接种量、起始pH和培养温度的最适指标。最终通过正交试验的方法,确定T0625产Nisin的最佳营养条件:葡萄糖2%、蛋白胨4%、酵母膏2%、牛肉膏1%、MgSO4.7H2O0.003 mol/L、VC0.05%。T0625产Nisin的最佳发酵条件:装液量250 mL(250 mL三角瓶)、接种量7%、起始pH 6.5、35℃下发酵培养12 h。

关键词：乳酸乳球菌乳酸亚种乳酸链球菌素营养条件发酵条件正交试验

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乳酸乳球菌乳酸亚种产丁二酮的优化研究

食品科技 2011年第2期36卷 238-242页

作者：于田利焦维娜禇庆环青岛农业大学食品学院青岛266109

分别研究了10种不同因素对乳酸乳球菌乳酸亚种产生丁二酮含量的影响。实验结果表明,各因素产生丁二酮最高量的条件分别为:培养温度为37℃,凝乳后0h,后熟12h,培养基pH调节为5.6,培养基中添加柠檬酸的量为0.15%;培养基中添加Vc的量为0.01%... 详细信息

分别研究了10种不同因素对乳酸乳球菌乳酸亚种产生丁二酮含量的影响。实验结果表明,各因素产生丁二酮最高量的条件分别为:培养温度为37℃,凝乳后0h,后熟12h,培养基pH调节为5.6,培养基中添加柠檬酸的量为0.15%;培养基中添加Vc的量为0.01%,培养基中添加金属离子的量分别为Mg2+0.03%、Cu2+0.02%、Mn2+0%,培养基中添加甘氨酸的量为0.2%,培养基中添加碳水化合物的量分别为葡萄糖为0%、蔗糖为0%;随着基质浓度增加丁二酮产量也随之增加。

关键词：乳酸乳球菌乳酸亚种丁二酮优化

乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823胞外多糖结构及eps基因簇转录分析

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乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823胞外多糖结构及eps基因簇转录分析

作者：李敏内蒙古农业大学

学位级别：硕士

乳酸乳球菌广泛应用于发酵乳制品,其中一些菌株具有产胞外多糖(Exopolysaccharides,EPS)的特性。乳酸菌EPS结构多变,生物合成复杂,为了解析新的乳酸菌EPS结构特征,探究其生物合成机制,本论文以分离自锡林郭勒盟嚼口的一株具有产EPS的乳... 详细信息

乳酸乳球菌广泛应用于发酵乳制品,其中一些菌株具有产胞外多糖(Exopolysaccharides,EPS)的特性。乳酸菌EPS结构多变,生物合成复杂,为了解析新的乳酸菌EPS结构特征,探究其生物合成机制,本论文以分离自锡林郭勒盟嚼口的一株具有产EPS的乳酸乳球菌乳酸亚种IMAU11823为研究对象,对其产生的EPS进行分离纯化、初级结构解析,完成菌株全基因组测序和菌株不同生长阶段eps基因簇转录分析等。主要研究结果如下:1.菌株IMAU11823以2%的接种量接种于M17液体培养基,37℃培养24 h后粗多糖得率为201.44 mg/L;该粗多糖具有较强的还原能力和DPPH自由基、羟基自由基清除能力,且具有浓度依赖性。利用DEAE-52阴离子交换柱对获得的粗多糖进行分离纯化得到三个组分,分别命名为EPS-1、EPS-2 和 EPS-3。2.进一步对EPS-1和EPS-2的结构特征进行研究,结果表明EPS-1由甘露糖和葡萄糖组成,摩尔比为1:7.01;EPS-2由甘露糖、鼠李糖和葡萄糖组成,摩尔比为7.45:1:2.34。红外光谱分析结果表明,两者均具有多糖的特征吸收峰,且都含有吡喃糖苷。结合1D和2D NMR分析结果,推测 EPS-1 的糖链骨架由→4)-α-D-Glcp-(1,→4,6)-α-D-Manp-(1→和T-α-D-Glcp组成;EPS-2 的糖链骨架由 T-α-D-Manp,T-α-D-G1cp,→2,3,4)-α-D-Manp-(1-→,→4,6)-α-D-Manp-(1-→,→2,3)-α-D-Manp-(1→,→2)-α-D-Manp-(1→,→6)-α-D-Manp-(1→,→4)-α-D-Manp-(1→,→2)-β-D-Rhap-(1→和→4)-β-D-G1cp-(1→组成。3.全基因组测序结果表明,菌株IMAU11823基因组内包含一条染色体DNA和三个环状质粒。在染色体上识别到一条16 Kb的eps基因簇,包含20个编码基因。ddPCR分析发现,在EPS合成起始阶段epsR开始高表达,在菌株生长6 h时epsD、epsB、epsK的表达量达到最高,此时EPS合成速率最快,由此推测EPS合成主要通过epsR调控epsD、epsB和epsK等基因的表达进行EPS产量的积累。本研究对*** IMAU11823产生EPS的结构特征进行初步解析并探讨其合成机制,为乳酸菌及EPS的综合利用提供理论依据和数据支持。

关键词：乳酸乳球菌乳酸亚种胞外多糖结构分析 eps基因簇 ddPCR

16S rRNA和recA、groEL基因分类鉴定乳酸乳球菌乳酸亚种和乳脂亚种的比较

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微生物学通报 2013年第12期40卷 2237-2245页

作者：徐海燕吕嫱孙志宏于洁张家超孟和毕力格张和平内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010018

【目的】比较16S rRNA和recA、groEL基因部分序列用于乳酸乳球菌乳酸亚种和乳脂亚种分类鉴定的效果。【方法】对已鉴定的8株分离自传统发酵乳的乳酸乳球菌,选取recA和groEL基因片段,通过PCR扩增、测序,将测序得到的序列比对后构建系统... 详细信息

【目的】比较16S rRNA和recA、groEL基因部分序列用于乳酸乳球菌乳酸亚种和乳脂亚种分类鉴定的效果。【方法】对已鉴定的8株分离自传统发酵乳的乳酸乳球菌,选取recA和groEL基因片段,通过PCR扩增、测序,将测序得到的序列比对后构建系统发育树,并与16S rRNA基因序列分析技术进行比较。【结果】比较分析不同菌株16S rRNA和recA、groEL基因的亲缘关系,recA、groEL基因可以准确地完成乳酸乳球菌乳酸亚种和乳脂亚种的区分和鉴定。【结论】recA和groEL基因序列分析可以实现乳酸乳球菌乳酸亚种和乳脂亚种的区分,因其具有快速、准确、稳定的特点,可适合于乳酸乳球菌乳酸亚种和乳脂亚种间的快速分类鉴定。

关键词：乳酸乳球菌乳酸亚种乳酸乳球菌乳脂亚种 recA基因 groEL基因分类鉴定

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具有优良发酵特性乳酸乳球菌乳酸亚种的筛选

具有优良发酵特性乳酸乳球菌乳酸亚种的筛选

作者：任敏内蒙古农业大学

学位级别：硕士

乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcus lactis ***)是发酵乳制品生产中最常用的发酵剂菌种之一,筛选具有优良发酵特性的*** ***具有重要生产意义。本研究对分离自蒙古国、俄罗斯以及中国内蒙古自治区、青海省和云南省等地区自然发酵乳制品中... 详细信息

乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcus lactis ***)是发酵乳制品生产中最常用的发酵剂菌种之一,筛选具有优良发酵特性的*** ***具有重要生产意义。本研究对分离自蒙古国、俄罗斯以及中国内蒙古自治区、青海省和云南省等地区自然发酵乳制品中的227株*** ***的发酵特性及其发酵乳的感官品质进行研究,旨在筛选具有优良发酵特性的*** ***。将*** ***以106CFU/mL的接种量添加至全脂复原乳中30℃发酵,以乳酸乳球菌商业发酵剂R-704作为对照,根据发酵时间的长短对菌株进行初筛。进入复筛的菌株依据菌株发酵时间、贮藏期间的理化指标及发酵乳的感官特性,完成对优良发酵特性*** ***的筛选。筛选得到菌株与酸乳基础发酵剂YF-L904复配发酵,测定复配发酵乳的发酵时间及贮藏期间的理化指标和感官特性,评估菌株复配发酵的能力,主要研究结果如下:(1)以发酵时间作为初筛指标,共筛选出40株发酵时间小于12h的*** ***。(2)复筛结果表明,40株*** ***中有16株发酵时间短、后酸化程度弱且具有较好贮藏稳定性的菌株。其中菌株IMAUU92143发酵时间最短为7.59h;IMAU1 1822和IMAU11823等5株菌的发酵乳在贮藏期间酸度变化均小于5°T;IMAU1 1838发酵乳贮藏24h后粘度最高为1524.00mPa·s。感官评定结果表明菌株IMAU11823和IMAU11919制备的发酵乳感官品质良好且具有特殊奶酪香气,感官评分分别为81.57和82.36,与对照组无显著差异(p>0.05)。GC-MS结果分析表明,这种香气可能与发酵乳中较高含量的3-甲基丁醇和3-甲基丁醛有关。(3)复配发酵结果表明,IMAU11919复配发酵乳后酸化程度较弱(△TA=23.96°T),贮藏21天后发酵乳粘度和持水力分别为590mPa·s和65.29%,与YF-L904发酵乳无显著差异(p>0.05)。IMAU11919复配发酵乳感官性状优良且具有较高的活菌数,贮藏21天后活菌数达到8.56 logCFU/mL,感官评分最高为 80.93 分。*** subsp.1actis IMAU11919是一株具有优良发酵特性的乳酸乳球菌,具有工业化应用前景。

关键词：乳酸乳球菌乳酸亚种发酵特性感官评定发酵乳

自然发酵乳中乳酸乳球菌乳酸亚种群体遗传学和功能基因组学研究

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自然发酵乳中乳酸乳球菌乳酸亚种群体遗传学和功能基因组学研究

作者：李伟程内蒙古农业大学

学位级别：硕士

乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcus ***,***)是乳球菌属的模式种,既是自然发酵乳中常见乳酸菌,也是生产奶酪和低温发酵乳等发酵乳制品常用的发酵剂菌种之一。*** ***具有广泛的应用前景和较高的经济价值。系统解析*** ***的遗传背景、进... 详细信息

乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcus ***,***)是乳球菌属的模式种,既是自然发酵乳中常见乳酸菌,也是生产奶酪和低温发酵乳等发酵乳制品常用的发酵剂菌种之一。*** ***具有广泛的应用前景和较高的经济价值。系统解析*** ***的遗传背景、进化历程和功能特征对开发利用*** ***有着极为重要的意义。但从群体基因组水平解析*** ***遗传背景和功能特征的研究鲜有报道。本研究采用Illumina Hiseq高通量测序平台完成了 227株分离自自然发酵乳制品中的*** ***基因组重测序技术,结合NCBI已公布的89株全基因组序列,利用群体遗传学手段解析了*** ***群体的遗传背景、系统发育关系和种群结构,揭示了不同遗传谱系菌株的功能特征,利用全基因关联分析(genome-wide association analysis,GWAS)在基因组中对与关键表型相关的基因和位点进行了定位。主要研究结果如下:(1)完成了 227株L..lactis ***基因组草图的绘制,从全基因组水平对*** ***的遗传多样性进行分析,结合ANI值和TNI值,阐明*** ***遗传多样性极其丰富,高于传统细菌分类学定义中的亚种水平。(2)以*** *** IL1403为参考序列对单核苷酸多态性进行分析,共鉴定78,624个SNP位点和4,517个InDel。在全基因水平对群体的进化推动力进行了分析,整个重组带来的SNP多于突变,有效种群大,且受到较强的纯化选择压力。(3)结合NCBI已公布89株基因组数据,构建了 435个核心基因和18,719个泛基因集。深入的系统发育分析和群体结构分析发现,*** ***群体可以划分为四个分支,其中包含一个环境谱系和三个驯化谱系。四个谱系之间存在至少两个以上的独立的驯化事件。环境谱系菌株先出现驯化谱系后出现,且环境谱系菌株为整个群体遗传多样性的提供者。(4)功能基因组学研究发现,不同遗传谱系菌株之间在碳水化合物活性酶、冷热应激蛋白等功能基因拷贝数上存在显著差异,且这些差异大多是由插入序列及质粒等可移动遗传元件导致。结果表明,可移动遗传元件可能帮助不同谱系的菌株适应环境。(5)不同驯化谱系菌株之间,发酵能力存在差异。通过GWAS将菌株基因组与发酵表型数据进行关联,定位影响关键表型的基因位点。GWAS共定位到76个位点和152个基因与34个表型存在关联,关联的基因主要集中于蛋白水解酶pepF、pepO、寡肽转运酶oppC、oppD和竞争蛋白CoiA五个基因上。上述基因可能影响菌株的生长,故影响大多数表型。基于上述位点构建随机森林模型以区分菌株发酵速度快慢,模型准确度AUC高达82.19%。本研究从基因组水平,基于群体遗传学和功能基因组学方法解析*** ***群体遗传背景和功能特征,定位影响表型差异的关键功能基因位点,为优良生产特性菌株的挖掘提供科学的指导,具有重要的实际生产意义。

关键词：乳酸乳球菌乳酸亚种群体遗传学功能基因组学全基因组关联分析