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桑氏链霉菌(Streptomyces sampsonii)KJ40是一株具有防病、促生多重功能的放线菌，有作为生物农药的潜力。目前还没有相关研究报道S.sampsonii全基因组序列，这限制了其功能基因、代谢产物合成途径及比较基因组学等研究。为解析S.sampsonii的基因组序列信息，以深入研究该菌株防病促生机制及挖掘次级代谢产物基因资源，本研究对S.sampsonii KJ40进行全基因组测序，同时对基因序列进行基因预测和功能注释，并预测了次级代谢产物合成基因簇，进行了比较基因组学研究，克隆其几丁质酶基因并进行原核表达，研究其抑菌作用。获得以下主要研究结果:
1.测序组装得到一条总长度为7070328bp的线性基因组，平均GC含量为73.38％，基因组GenBank登录号为CP016824。预测基因组含有6340个基因，占基因组全长的87.96％，981个串联重复序列，其中784个小卫星序列，66个微卫星序列，21个rRNA，65个tRNA和17个sRNA。
2.基因的氨基酸序列与GO、KEGG、COG、Swiss-Prot、NR和CAZy数据库进行比对，4503、3600、3026、5964和2018个基因分别能够在COG、GO、KEGG、NR和Swiss-Prot数据库提取到注释信息。CAZy数据库注释到的157个基因，其中65个糖苷水解酶、17个糖基转移酶、1个多糖裂解酶、16个糖类酯解酶和55个与碳水化合物结合模块。antiSMASH软件预测S.sampsoniiKJ40含有25个次级代谢产物合成基因簇，PKS和NPRS类型的基因簇达12个，其他与萜烯、细菌素、四氢嘧啶、铁载体、羊毛肽和丁内酯合成相关的基因簇分别有5、2、1、2、2和1个。
3.S.sampsonii KJ40与Streptomyces albus J1074、Streptomyces sp.FR-008、Streptomyces albus SM254基因组进行比较基因组分析。四株链霉菌基因组之间的共线性较好，S.sampsoniiK J40与参考基因组之间存在插入和缺失突变。四个基因组比对，泛基因7482个，其中核心基因5465个，非必须基因2017个，其中S.sampsonii J40有279个特有基因，这些特有基因大部分未得到有意义的注释，部分编码一些假定的蛋白，小部分编码聚酮环化酶或脱水酶家族蛋白，参与聚酮环化酶、脱水酶和脂质转运。
4.采用PCR扩增法从S.sampsonii KJ40中克隆6个几丁质酶基因:ChiKJ40654、ChiKJ402040、ChiKJ404958、ChiKJ405296、ChiKJ406136、ChiKJ40，提交NCBI数据库，登录号分别为MG323506、MG323507、MG323508、MG323509、MG323510、MF434484。ChiKJ406136、ChiKJ40连接到表达载体pET-32a，导入Escherichia coli BL21(DE3)进行诱导表达，获得48kDa和42kDa的重组蛋白。不同浓度IPTG37℃，诱导3h，蛋白产量无明显变化。0.2mmol/L IPTG16℃过夜诱导，重组几丁质酶主要以可溶性形式存在于上清，小部分以包涵体存在于沉淀中。ChiKJ406136纯化酶液几丁质酶活性0.033U/mL，比活力0.471U/mg，纯化倍数21.41，酶活回收率，73.33％。ChiKJ40纯化酶液几丁质酶活性为0.046U/mL，酶比活力为0.115U/mg，纯化倍数为2.8，酶活回收率为57.5％。ChiKJ406136纯化酶液处理后，桉树焦枯病菌(Cylindrocladium scoparium)、栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)和尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)菌丝细胞出现分节、膨胀，小新壳梭孢菌(Neofusicoccum parvum)菌丝溶解且部分被破坏成碎片。ChiKJ40纯化酶液处理后，桉树焦枯病菌、栗疫病菌和链格孢菌(Alternaria alternata)菌丝细胞出现分节、膨胀，紫丝核菌(Rhizoctonia violacea)菌丝溶解且部分被破坏成碎片。
研究为从基因组层次上解析J40菌株具有良好促生防病效果的内在原因提供基础数据，为深入了解链霉菌次级代谢合成途径提供参考信息，对S.sampsonii后续相关研究具有重要意义。S.sampsonii几丁质酶基因的研究补充了S.sampsonii的生防背景，为几丁质酶基因找到了新的来源，并为其应用奠定了理论基础。
1.测序组装得到一条总长度为7070328bp的线性基因组，平均GC含量为73.38％，基因组GenBank登录号为CP016824。预测基因组含有6340个基因，占基因组全长的87.96％，981个串联重复序列，其中784个小卫星序列，66个微卫星序列，21个rRNA，65个tRNA和17个sRNA。
2.基因的氨基酸序列与GO、KEGG、COG、Swiss-Prot、NR和CAZy数据库进行比对，4503、3600、3026、5964和2018个基因分别能够在COG、GO、KEGG、NR和Swiss-Prot数据库提取到注释信息。CAZy数据库注释到的157个基因，其中65个糖苷水解酶、17个糖基转移酶、1个多糖裂解酶、16个糖类酯解酶和55个与碳水化合物结合模块。antiSMASH软件预测S.sampsoniiKJ40含有25个次级代谢产物合成基因簇，PKS和NPRS类型的基因簇达12个，其他与萜烯、细菌素、四氢嘧啶、铁载体、羊毛肽和丁内酯合成相关的基因簇分别有5、2、1、2、2和1个。
3.S.sampsonii KJ40与Streptomyces albus J1074、Streptomyces sp.FR-008、Streptomyces albus SM254基因组进行比较基因组分析。四株链霉菌基因组之间的共线性较好，S.sampsoniiK J40与参考基因组之间存在插入和缺失突变。四个基因组比对，泛基因7482个，其中核心基因5465个，非必须基因2017个，其中S.sampsonii J40有279个特有基因，这些特有基因大部分未得到有意义的注释，部分编码一些假定的蛋白，小部分编码聚酮环化酶或脱水酶家族蛋白，参与聚酮环化酶、脱水酶和脂质转运。
4.采用PCR扩增法从S.sampsonii KJ40中克隆6个几丁质酶基因:ChiKJ40654、ChiKJ402040、ChiKJ404958、ChiKJ405296、ChiKJ406136、ChiKJ40，提交NCBI数据库，登录号分别为MG323506、MG323507、MG323508、MG323509、MG323510、MF434484。ChiKJ406136、ChiKJ40连接到表达载体pET-32a，导入Escherichia coli BL21(DE3)进行诱导表达，获得48kDa和42kDa的重组蛋白。不同浓度IPTG37℃，诱导3h，蛋白产量无明显变化。0.2mmol/L IPTG16℃过夜诱导，重组几丁质酶主要以可溶性形式存在于上清，小部分以包涵体存在于沉淀中。ChiKJ406136纯化酶液几丁质酶活性0.033U/mL，比活力0.471U/mg，纯化倍数21.41，酶活回收率，73.33％。ChiKJ40纯化酶液几丁质酶活性为0.046U/mL，酶比活力为0.115U/mg，纯化倍数为2.8，酶活回收率为57.5％。ChiKJ406136纯化酶液处理后，桉树焦枯病菌(Cylindrocladium scoparium)、栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)和尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)菌丝细胞出现分节、膨胀，小新壳梭孢菌(Neofusicoccum parvum)菌丝溶解且部分被破坏成碎片。ChiKJ40纯化酶液处理后，桉树焦枯病菌、栗疫病菌和链格孢菌(Alternaria alternata)菌丝细胞出现分节、膨胀，紫丝核菌(Rhizoctonia violacea)菌丝溶解且部分被破坏成碎片。
研究为从基因组层次上解析J40菌株具有良好促生防病效果的内在原因提供基础数据，为深入了解链霉菌次级代谢合成途径提供参考信息，对S.sampsonii后续相关研究具有重要意义。S.sampsonii几丁质酶基因的研究补充了S.sampsonii的生防背景，为几丁质酶基因找到了新的来源，并为其应用奠定了理论基础。