几十年来,微生物逐渐成为发现新型天然产物的重要生物资源。目前来源于微生物的天然产物被广泛应用于农业,畜牧业及医药领域。研究表明,人类能够通过直接分离培养的方法研究的微生物仅仅不到1%。将近99%的微生物属于不可培养微生物,而它们的生物潜力还没有被人类认识及挖掘。因此,建立一套研究不可培养微生物的方法显得尤为重要。通过宏基因组学的技术手段可以最大限度地研究特定地点环境中微生物种群遗传信息。这种方法克服了困扰人类已久的不可培养微生物菌株分离鉴定难题。本课题通过序列驱动筛选珠穆朗玛峰土壤宏基因组文库中的卤化酶基因,获得更多卤化酶基因相关信息,得到更多新颖卤化物生物合成基因簇,期望最终能够通过后期的分子技术操作得到新型的卤化酶及天然卤化物。以色氨酸为初级底物发挥催化功能的色氨酸卤化酶基因广泛存在于卤化物的生物合成基因簇中,且表征出来的卤代化合物都具有很好的生物活性。微生物耐药性的蔓延也更加迫切地需要人类发现更多的新型化合物。寻找含色氨酸卤化酶基因的卤化物生物合成基因簇为挖掘新颖卤代次级代谢产物提供了可能。本课题以黄素依赖性色氨酸卤化酶保守区域设计的简并引物为探针,通过序列驱动筛选珠穆朗玛峰土壤宏基因组文库共160万个克隆子,获得22个含有色氨酸卤化酶基因序列的阳性单克隆。进化树显示克隆1765、1867、1875、1905中含有的卤化酶基因序列与已知色氨酸卤化酶具有高达70%的相似度。其余阳性克隆中的卤化基因序列虽然与已知色氨酸卤化酶亲缘关系较远,但是不排除它们含有未知类别色氨酸卤化酶基因的可能性。我们通过对阳性单克隆进行测序分析,共得到13个色氨酸卤化酶完整基因,克隆并诱导表达其中的11个色氨酸卤化酶基因。在pKJE7伴侣质粒协助表达下,编号1717、1765、1867、1976单克隆质粒中含有的色氨酸卤化酶完整基因被成功诱导表达。在pGro7伴侣质粒协助表达下,编号1907单克隆质粒中含有的色氨酸卤化酶完整基因被成功诱导表达,并经纯化得到目的蛋白。成功将20个阳性单克隆质粒转化至白色链霉菌和天蓝色链霉菌宿主中,并采用HPLC检测异源表达产物,在含克隆1905的白色链霉菌转化子的R5培养基发酵产物中发现特异产物。本课题通过序列驱动筛选宏基因组文库的方法,成功筛选得到含有色氨酸卤化酶基因的阳性单克隆,通过宏基因组学的技术手段成功构建一套挖掘新型色氨酸卤化酶及新型卤化物的方法。这一方法为后续色氨酸卤化酶基因的研究奠定基础,也为从微生物资源中发现新型的功能酶和天然化合物提供了新思路。