基于代谢组学的芽胞杆菌属间胞外代谢物异质性研究

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1、8基于代谢组学的芽胞杆菌属间胞外代谢物异质性研究基金项目：国家“973”前期项目（2011CB111607），国家“948”项目（2011-G25），福建省青年科技创新基金（2011J05053）。作者简介：陈峥（1982-），男，博士，主要从事化学生态学和生物活性物质分析研究通讯作者：刘波（1957-），男，博士、研究员，主要从事微生物生物技术及农业生物药物研究（E-mail：Fzliubo@163．com）陈峥，刘波*，史怀，朱育菁，刘国红，潘志针，陈梅春(福建省农业科学院农业生物资源研究所，福建福州350003)摘要：采用基于气相色谱质谱联用（GC/MS）的代谢组学方法研究了芽胞杆

2、菌三个属胞外代谢物，得到代谢物共229种。并对结果做了PCA和分层聚类分析，结果表明供试不同属的芽胞杆代谢物种类和含量不同有所不同，而同属的菌株代谢物相似，同属的菌株能聚成一类。其中类芽胞杆菌属和芽胞杆菌属又聚为一个亚类，而短芽胞杆菌属聚为另一个亚类。通过对三个属芽胞杆菌所分析的数据中，初步鉴定得到3个差异性代谢物。关键词：芽胞杆菌，代谢组学，属，胞外代谢物，异质性HeterogeneityresearchofextracellularmetabolitesofthreeBacillusgenerabasedonmetabonomicsCHENZheng,LIUBo*,SHIHuai,Z

3、HUYu-jing，LIUGuo-Hong，PANZhi-zhen，CHENMei-chun(InstituteofAgrobiologicalResources,FujianAcademyofAgriculturalSicences,Fuzhou,Fujian350003,China)Abstract：TheextracellularmetabolitesofthreeBacillusgenerawereanalyzedbygaschromatography/massspectrometry(GC/MS)basedonmetabonomics.229metaboliteswereind

4、entifiedfromthesegenera.TheresultofPCAandhierarchicalclusteranalysisshowthatthemetabonomicsindifferentgenericweredifferent.Themetabonomicsinthesamegenericweresimilar.Thestrainsofthesamegeneracouldbeclusteredintoonegroup.ThestrainsofPaenibacillusandBacillusclusteredintoonesubgroup,andstainsofBrevi

5、bacillusclusteredintoonesubgroup.ThreemetabolicmarkerswereidentifiedfromthemetabolitesofthreeBacillusgenera.Keywords:Bacillus，metabonomics，genera，extracellularmetabolites，heterogeneity芽胞杆菌属Bacillus是一类产芽孢的革兰氏阳性细菌，产生具有抗逆性球形或椭圆形芽孢，芽孢对高温、紫外、干燥、电离辐射和很多有毒化学物质都有很强的抗性[1]。芽胞杆菌是一类重要的资源微生物，与人类生活关系密切，如在工业领域用

6、于环境污染治理等、在农业领域用于生物农药8等、医学领域用于新型药物载体等。代谢组学（metabonomics）是对限定条件下特定生物样品中所有代谢组分的定性和定量[2]，是进行生物表型研究的主要手段之一，是系统生物学研究不可或缺的部分[3]。代谢组学主要的研究平台包括气相色谱质谱联用（GC/MS）、液相色谱质谱联用(LC/MS)、毛细管电泳质谱联用(CE/MS)和核磁共振(NMR)等。代谢组学在生物，农业，医学，环境等领域得到了或将会得到广泛的应用，有着非常重要的意义[4]。芽胞杆菌的代谢物研究有过许多报道，如对芽胞杆菌挥发性物质的研究，包括枯草芽胞杆菌E20[5]、BL02[6]、G8

7、[6]、短短芽胞杆菌FJAT-0809-GLX[7]挥发性物质的研究等；对芽胞杆菌发酵液成分研究，包括多粘类芽胞杆菌HY96-2[8]；多粘类芽胞杆菌BS04[9]；枯草芽胞杆菌B36[10]；枯草芽胞杆菌BY-2[11]；短短芽胞杆菌FJAT-0809-GLX[12,13]等；芽胞杆菌脂肪酸成分的研究，包括需氧芽胞杆菌芽胞脂肪酸分析[14]。然而，对该短短芽胞杆菌的代谢物差异的研究未见报道，本文通过对三个芽胞杆菌属胞外代谢物异质性