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卤化物是次级代谢产物中重要的一类,已在医药和工农业生产领域中被广泛应用。卤素的引入通常能显著增加卤化物的生物活性。通过传统的化学合成法很难获得具有底物特异性和区域选择性的活性卤化物,而许多微生物体内的卤化酶是这些卤化物合成途径中关键的修饰酶,其中FADH2-依赖型卤化酶是最重要的一类卤化酶。研究北冰洋来源放线菌的卤化酶基因,将有助于发掘新的卤化酶和次生代谢卤化物,为进一步深入了解卤化酶的修饰作用和催化机制累,并为新型卤化物的组合生物合成奠定基础。本文对分离自北冰洋高纬海域沉积物的31株放线菌进行了系统发育多样性分析,它们分属于3个属,即链霉菌属(Streptomyces)、诺卡氏菌属(Nocardiopsis)和短杆菌属(Brevibacterium)。通过琼脂块法初筛其抗菌活性,获得22株具有抑菌活性的阳性菌株,72.7%菌株具有抗白色念珠菌活性,68.2%菌株具有抗枯草芽孢杆菌活性。经PCR筛选方法从中筛选得到6株具有卤化酶基因的阳性菌株,PCR检测表明它们均含PKS(聚酮合酶)与NRPS(非核糖体多肽合成酶)基因,其中5株具有较强的抗白色念珠菌和抗枯草芽孢杆菌活性。经邻接树分析,这6个卤化酶主要分布于2大分支,即2个以非色氨酸为底物,4个以色氨酸为底物(分别简称非色氨酸卤化酶和色氨酸卤化酶)。结合上述抗菌活性和抗菌相关基因的检测结果,选择Streptomyces sp.604F和Streptomyces sp.551F作为代表菌株分别进行非色氨酸卤化酶和色氨酸卤化酶基因的克隆与表达研究。本文采用高效热不对称交错PCR (hiTAIL-PCR)技术扩增604F和551F的卤化酶基因全长(分别简称fdh604和fdh551)。获得1443bp fdh604及其侧翼序列,经序列比对分析,fdh604与一类参与合成糖肽类化合物的卤化酶序列同源关系最近,相似性最高为58%,这对后续分离鉴定目的卤化物具有导向作用,且为进一步研究相应卤化物的合成基因簇提供基础；获得1605bp fdh551序列,其与来自Streptomyces albogriseolus MJ286-76F7的色氨酸6-卤化酶相似性为79%,经构建重组质粒fdh551-pET28a实现了FDH551的异源表达,并经正交优化表达条件和两步纯化后,经SDS-PAGE检测FDH551的纯度达到(分子量约65kDa),回收率为26.35%。