抗生素的发现和应用为人类的健康做出了巨大贡献,与此同时由抗生素滥用而导致的细菌耐药性问题也日趋严重。在严格控制抗生素使用的今天,寻找新型、高效的抑菌物质作为抗生素替代品迫在眉睫。而细菌素以其良好的特性,如体内、体外高抑菌活性,对人体低毒,与其他抗生素不易产生交叉抗性,易于生物改造等成为良好的抗生素替代品。另外,随着经济快速发展及人们生活水平的提高,人们对自身健康及食品安全越来越重视,由于一些化学防腐剂对人体具有危害性,寻找安全的天然食品防腐剂成为食品行业的一个研究热点。自从乳酸链球菌素（Nisin）作为防腐剂成功应用于食品保鲜以来,细菌素被认为是一种安全、高效的食品防腐剂,而挖掘更多具有优良特性的细菌素将为保证食品安全、人类健康提供重要保障。目前关于细菌素的研究还主要集中在乳酸菌上,如乳杆菌属、片球菌属等,从该类菌中分离、鉴定的细菌素已有上百种。蜡状芽胞杆菌群（Bacillus cereus group）菌株是革兰氏阳性细菌中厚壁菌门里一类亲缘关系较近的产芽胞的细菌,而该种群的菌株也被认为是良好的抗菌物质的产生菌。目前在该种群中也鉴定了一些细菌素,并且部分细菌素表现出良好的应用价值,如thuricin CD仅专一性抑制艰难梭菌,而对肠道正常菌群无破坏作用,在未来它可能成为治疗艰难梭菌引起感染的新药物。目前该种群中的菌株有大量的基因组已公布,而对它们基因组初步分析发现该种群中可能蕴含丰富的细菌素资源,而目前从基因组出发对B.cereus group中细菌素的种类、分布及多样性等全方面的研究目前还是空白。基于细菌素研究的重要性以及它在蜡状芽胞杆菌群研究的巨大潜力,本研究通过对蜡状芽胞杆菌群中细菌素合成基因簇进行预测,对该种群中细菌素的种类、分布及多样性的情况有了全面的认识,并挖掘一些在食品及医药行业有应用价值的新型细菌素。主要结论如下:1.蜡状芽胞杆菌群中主要包含6类细菌素合成基因簇通过对225株Bacillus cereus group菌株基因组分析,我们预测到大量的细菌素合成基因簇,而这些基因簇主要属于以下6类细菌素的合成基因簇:羊毛硫细菌素（Lantibiotics）、Linear azole-containing peptides、环肽类细菌素（Head-to-tail cyclized peptides）、Sactipeptides、Lasso peptides、糖修饰细菌素（Glycocins）。我们对其中两类（羊毛硫细菌素及Sactipeptides）具有重要应用价值的细菌素展开深入研究。2.蜡状芽胞杆菌群是一个新型羊毛硫细菌素资源库羊毛硫抗菌肽是一类广谱抗菌物质,可抑制多种革兰氏阳性病原菌,被认为是一种重要的抗生素替代品。目前lantibiotics的研究主要集中在一些产乳酸细菌中,如乳酸链球菌。本研究通过Genome mining方法分析了 225个B.cereus group菌株的基因组,并在80个菌株中发现104个lantibiotics的合成基因簇。通过分析基因簇中的基因排布及合成酶同源性又将它们分为20类,而其中有18类没有做过功能鉴定。我们选取了 Type Ⅰ合成基因簇进行了功能验证,并最终鉴定了两种合成产物thuricin 4A-4及thuricin 4A-4D。这两种抗菌肽对测试的所有革兰氏阳性菌具有高效的抗菌活性,而其中也包括多种人体致病菌。该研究不仅鉴定了两个具有高活性的、新型的lantibiotics,更重要的是通过基因组学分析揭示了蜡状芽胞杆菌群是一个新型lantibiotics的资源库,为今后挖掘更多新的lantibiotics提供方法及丰富的资源。而基于该研究基础,我们在B.cereus group中又鉴定了 2个分别在食品、医药行业有应用价值的新型羊毛硫细菌素:（1）三个新型的羊毛硫细菌素Ticin A1,A3及A4具有作为食品添加剂的应用潜力Nisin作为天然的食品防腐剂目前已在全世界50多个国家广泛应用。但nisin自身也存在着缺陷,即在中性、碱性条件下溶解性不高且不稳定。因此本研究目的在于在蜡状芽胞杆菌群中挖掘具有高抑菌活性及高稳定性的抗菌物质来作为新的食品添加剂使用。通过定向筛选我们在100多个蜡状芽胞杆菌群菌株中筛选到B.thuringiensis BMB3201,它在对数生长期分泌的抑菌物质具有极强的耐酸碱及高温能力。通过菌株测序、基因组分析、HPLC纯化及质谱分析,我们最终确定了三个新型的羊毛硫细菌素ticin A1,A3及A4（与目前报道的羊毛硫抗菌肽无同源性）及其合成基因簇。这三种细菌素具有极强的热稳定性（121℃,30 min不失活）及耐酸碱活性（pH 2.0-9.0,24 h不失活）,并且对所有测定的革兰氏阳性细菌均具有较强的抑菌活性。通过与目前已商业化的食品防腐剂nisin相比,三者对两种重要的食品腐败细菌蜡状芽胞杆菌(B.cereus 及单核细胞增生李斯特菌（L.monocytogenes）的抑菌活性高2到4倍。因此,这三种细菌素在未来可能作为重要的天然食品防腐剂得到应用。（2）对多种革兰氏阳性致病菌具有极强抑菌活性的双组份羊毛硫细菌素Thusin的鉴定目前已报道的一些双组份羊毛硫细菌素对某些革兰氏阳性致病菌具有极强的抑菌活性（可达到nM级别）。而基于它这种高抑菌活性,双组份羊毛硫细菌素也被认为是一种良好的抗生素替代品。本研究在B.thuringiensis BGSC 4BT1中对一个双组份羊毛硫细菌素thusin合成基因簇进行了功能验证。通过HPLC及质谱分析,我们最终鉴定了 thusin,它由Thsα、Thsβ、Thsβ’（与Thsβ有一个氨基酸差别）组成,Thsα与Thsβ（Thsβ’）在发挥抑菌活性时存在先后顺序,两者最佳比例是1:1,且具有协同抑菌效应。Thusin对测试的所有革兰氏阳性细菌具有极高的抑菌活性,并且能有效抑制B.cereus芽胞的萌发。Thusin与万古霉素相比对6种重要致病菌（B.cereus、L.monocytogenes、S.aureus（MRSA）、S.sciuri、E.faecalis、S.pneumoniae）活性提高4到16倍,因此thusin的高抑菌活性使其在未来可能成为重要的抗生素替代品。3.Thuricin 67可专一性抑制肺炎链球菌及粪肠球菌广谱抗生素为人类抵御病原菌感染做出巨大贡献,但也带来了不利的后果,它在抑制或杀死致病菌的同时,也容易损伤正常的肠道菌群,造成不同程度的菌群失调。而窄谱抗菌物质不仅可以抑制或杀死致病菌,而且能够避免对人体正常菌群的破坏,如已报道的sactipeptides类细菌素thuricin CD。因此本研究目的在于从B.cereus group中挖掘新的、仅抑制某些病原菌的sactipeptides类窄谱细菌素。通过生物信息学分析发现在B.thuringiensis BGSC 4CE1基因组中含有一个新型的sactipeptides类细菌素合成基因簇,且该菌株稳定期的发酵上清对蜡状芽胞杆菌,肺炎链球菌及粪肠球菌有抑菌活性,而对其他大部分革兰氏阳性细菌及所测的所有革兰氏阴性细菌无活性。通过基因簇的异源表达,HPLC纯化及质谱分析,我们最终鉴定了该合成基因簇产物thuricin 67（4,349.93 Da）。对thuricin 67纯品的抑菌活性测定表明,菌株BGSC 4CE1稳定期的发酵上清的抑菌活性就是由thuricin67引起的。另外,我们也通过对10株抗thuricin 67的B.thuringiensis YBT1518突变体（≥10×MIC）进行基因组测序、分析,力图寻找该细菌素的作用靶标。基于thuricin 67对肺炎链球菌及粪肠球菌的专一性抑菌活性,其在未来可能作为新的窄谱抗菌药物来治疗肺炎链球菌及粪肠球菌引起的感染。通过本研究,我们不仅鉴定了 4种在食品或医药行业具有潜在应用价值的新型细菌素,并且通过基因组学分析使人们对B.cereus group中细菌素合成基因簇的种类、分布及多样性的情况有了新的认识,也为我们下一步挖掘更多新型的、有价值的细菌素奠定了重要的基础。