微生物天然产物是重要的药物来源。目前基于微生物天然产物,已经开发了很多药物如四环素、万古霉素等,被广泛应用于医药、农业及畜牧业等领域。土壤是一个巨大的微生物资源库,据估计,1g 土壤中约含有高达105种微生物。对于微生物天然产物的研究,长期以来采用的都是传统的纯培养方法,但在自然界的微生物中,仅有不足1%的微生物可以依靠传统的纯培养方法进行分离培养,因此如若运用微生物的传统纯培养方法,就极大地缩小了可研究的微生物范围。宏基因组研究方法是将特定环境中微生物的全部DNA作为研究对象,避免了传统纯培养方法中微生物的分离培养问题,扩大了可研究的微生物范围。在本课题研究中,利用序列驱动筛选方法筛选已经构建的土壤宏基因组文库,以期获得新型微生物天然产物的生物合成基因簇。大多数卤化物和芳香聚酮化合物具有良好的抗菌和抗肿瘤等活性,诸如氯霉素(chloroamphenicol)和四环素(tetracycline)等,被广泛应用于医药行业。但随着新疾病以及耐药性致病菌等的不断出现,对具有新颖活性的天然卤化物和芳香聚酮化合物的需求越来越迫切,因此开展筛选具有独特结构和新颖活性的天然卤化物和芳香聚酮化合物的实验意义重大。本课题研究分别利用卤化酶简并引物和芳香聚酮合酶简并引物筛选已经构建的云南3号土壤宏基因组文库,分别获得了具有卤化酶基因的单克隆和具有芳香聚酮合酶基因的单克隆;对于具有卤化酶基因的单克隆,利用接合转移的方法将外源环境DNA基因整合到表达宿主白色链霉菌的基因组中,然后利用不同的培养基将具有外源环境DNA基因的白色链霉菌进行发酵。待发酵完成后,将发酵产物经抽提后进行高效液相色谱(HPLC)及薄层层析(TLC)分析,以期获得新型的天然卤化物;与此同时,利用末端基因序列筛选某些编号的具有卤化酶基因单克隆的重叠克隆。本实验获得了 70个具有卤化酶基因的单克隆和9个具有芳香聚酮合酶基因的单克隆;将其中的60个具有卤化酶基因单克隆中的外源环境DNA基因成功整合到白色链霉菌基因组中并将此白色链霉菌全部进行发酵,但将发酵产物进行检测后暂时未发现新颖的天然卤化物。同时筛选到了 5个与718号有重叠序列的克隆。本课题通过利用序列驱动筛选方法筛选土壤宏基因组文库,成功构建了一套筛选具有卤化酶基因的单克隆和具有芳香聚酮合酶基因的单克隆、将单克隆中环境DNA片段进行异源表达及发酵产物分析的方法,为进一步研究卤化酶基因及其可能产生的新型卤化物奠定了坚实的基础,也为从微生物资源中进行药物发掘以及功能基因的研究展开了新途径。