近年来,越来越多的人开始使用益生菌制品以预防疾病、保持健康。作为一种模式益生菌,双歧杆菌经常与其他乳酸菌一起用于益生菌制品的生产。由于益生菌具有对宿主多方面的益生作用、应用广泛,其功能性与安全性便成为研究者聚焦的热点。我们将全基因组测技术应用于益生菌菌株功能性相关遗传信息的深入挖掘和安全性相关遗传信息的全面评估:试图从最大程度上深入探讨菌株的益生机制;建立一套新型双歧杆菌安全性评估模式,全面揭示菌株潜在的安全性问题。　　首先,本研究采用454高通量焦磷酸测序技术对一株应用广泛的益生菌株长双歧杆菌JDM301进行了全基因组测序。长双歧杆菌JDM301全基因组仅含一个大小为2,477,838 bp的环状染色体。其基因组平均GC含量为59.8％;包含3套rRNA操纵子,编码1958个蛋白和55个tRNA。JDM301基因组比长双歧杆菌ATCC15697(2.83 Mb)小,略大于长双歧杆菌NCC2705(2.26 Mb)和DJOl0A(2.38 Mb)。JDM301基因组中不含完整的前噬菌体,仅存12个噬菌体相关片段。JDM301基因组分析结果显示:其基因组中包含大约30个糖苷水解酶编码基因。这些糖苷水解酶能够水解植物和乳汁来源的多种糖类,例如木聚糖、淀粉等。除阿拉伯糖苷酶(BLJ_1972)和半乳聚糖酶(BLL_0419),其他均属于胞内酶。JDM301中大量的蛋白被归类到“碳水化合物转运和代谢相关的蛋白”,约占JDM301总预测蛋白的12％,稍高于此类蛋白在长双歧杆菌NCC2705和15697中所占的比例;提示作为益生菌,JDM301可能对肠道环境具有更强的适应能力。　　其次,本研究采用基于全基因组序列的评估手段与传统的表型分析手段相结合的方法对菌株JDM301进行了全面的安全性评估。通过E-test方法检测了16种常用抗生素对JDM301的最小抑菌浓度(MIC)。结果显示:JDM301对环丙沙星、氨丁卡那霉素和庆大霉素具有较高程度的耐药性;对杆菌肽和链霉素具有中等程度的耐药性;对另外11种抗生素,如四环素、万古霉素、利福平等敏感。JDM301抗生素耐药表型结果符合双歧杆菌的耐药谱。我们将JDM301基因组中的全部蛋白编码基因与致病因子库(VFDB)、抗生素耐药基因库(ARDB)以及已报道的有害代谢产物相关基因进行同源性比较,在JDM301基因组中分别筛查出潜在致病因子141个、耐药相关基因36个和有害代谢产物相关基因5个。虽然JDM301基因组中含有一个位于两个整合酶编码基因之间的四环素耐药相关编码基因(tetW),但是耐药表型实验显示JDM301对四环素敏感。141个潜在致病因子中,大部分都是编码物质转运、转录调节相关的蛋白,仅是一些与致病力相关的防御性致病因子;未发现已知的侵袭性致病因子或高毒性蛋白编码基因。基于以上评估结果我们认为:JDM301具有使用安全性,是一株可以安全使用的菌株。　　最后,本研究在JDM301基因组中预测出11个潜在的Ⅱ型毒素-抗毒素(TlA)系统。经过后期的分子生物学方法鉴定出3个有功能的TA系统,包括MazEFBif-1(BLJ_811-BLJ_812)、MazEFBif-2(BLJ_864-BLJ_865)和RelBEBif(BLJ_989-BLJ_990)。利用Real-time PCR对3个有功能的TA系统在多种压力条件,包括高渗透压、冷应激、热应激、氨基酸饥饿、DNA损伤和酸应激等条件下的表达变化进行了检测。结果显示:MazEFBif-1和RelBEif在高渗透压条件下的表达量均有明显升高,MazEFBif-2升高水平略低于上述两个系统;提示MazEFBif-1和RelBEBif可能参与了菌株JDM301对高渗环境的压力调节过程;MazEFBif-1在酸应激条件下表达显著升高,提示其参与了菌株JDM301在酸性环境下的应激反应调控。以上结果提示我们:JDM301基因组中的MazEFBif-1和RelBEBif可能在JDM301适应不断变化的外界环境、应对不利压力的过程中发挥了重要的作用。