【摘 要】
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副干酪乳酪杆菌（Lacticaseibacillus paracasei,L.paracasei）作为一种重要的菌种资源,不仅分布广泛,还具有调节人体肠道菌群平衡、增强机体免疫力等多种潜在益生功能。DNA甲基化作为表观遗传修饰的一种形式,不仅在细菌限制修饰系统和噬菌体排斥系统中承担着重要作用,还通过改变遗传表型丰富着细菌遗传的多样性,而关于L.paracasei中DNA甲基化的研究却鲜有报道。因此
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副干酪乳酪杆菌（Lacticaseibacillus paracasei,L.paracasei）作为一种重要的菌种资源,不仅分布广泛,还具有调节人体肠道菌群平衡、增强机体免疫力等多种潜在益生功能。DNA甲基化作为表观遗传修饰的一种形式,不仅在细菌限制修饰系统和噬菌体排斥系统中承担着重要作用,还通过改变遗传表型丰富着细菌遗传的多样性,而关于L.paracasei中DNA甲基化的研究却鲜有报道。因此本研究借助Illumina和Pac Bio SMRT测序技术,以28株L.paracasei为研究对象,对其基因组和甲基化组进行分析,并利用基因敲除技术构建甲基转移酶突变菌株,探究DNA甲基化与菌株表型之间的关系,主要研究结果如下:（1）获得28株L.paracasei基因组数据集,发现所有菌株平均核苷酸一致性均大于98.72%,遗传距离较近,不同菌株之间功能基因较为相似,都主要以碳水化合物代谢相关基因为主,平均占比为18.12±2.15%。（2）绘制了28株L.paracasei甲基化组图谱,共鉴定到41种m6A甲基化motif基序和1种m4C甲基化motif基序。L.paracasei中整体的甲基化水平较高,不同菌株之间m6A甲基化是高度可变的,并在碳水化合物代谢相关基因中富集。（3）L.paracasei的限制修饰系统呈现较高多样性。共鉴定到30种限制修饰系统相关基因,且I型限制修饰系统基因分布更为广泛。（4）基于Cre-lox P基因敲除系统成功构建了L.paracasei IMAU60143甲基转移酶LPP＿2007基因突变菌株,结合三代测序结果发现LPP＿2007基因的敲除使基因组中甲基化位点减少41.58%,而其它甲基化信息则未发生明显变化,表明LPP＿2007基因在L.paracasei IMAU60143表观遗传修饰中发挥着一定作用。（5）利用Biolog微生物细胞表型芯片技术进一步对菌株碳源代谢表型进行分析,发现突变菌株和野生菌株对8种碳源的利用能力存在差异,推测m6A甲基化可能在某种程度上调控着碳水化合物编码基因的表达。综上所述,本研究从基因组学和表观遗传学的角度揭示了L.paracasei中DNA甲基化分布模式和限制修饰系统组成;通过构建L.paracasei IMAU60143甲基转移酶突变菌株,发现甲基转移酶LPP＿2007基因在一定程度上参与了该菌株甲基化表型的调控;同时发现突变菌株和野生菌株对不同碳源的利用能力存在一定差异,推测m6A甲基化可能是调控副干酪乳酪杆菌中碳水化合物代谢的一种机制,但仍需进一步研究。本研究为细菌甲基化的研究开辟了新的思路,也为后续副干酪乳酪杆菌的开发和利用提供了客观详实的理论基础。
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