摘要
红曲菌，又称红曲霉（Monascusspp.），是在我国有近两千年应用历史的红曲的生产菌种。红曲菌可产生红曲色素（Monascuspigments，Mps）和莫纳克林K（monacolinK，MK）等有益次级代谢产物（secondarymetabolites，SMs）。同时，少数红曲菌菌株也可能产生一种肾脏真菌毒素——桔霉素（citrinin，CIT）。研究表明，丛毛红曲菌（M.pilosus）可高产MK且不产CIT，是目前我国生产MK高含量降血脂功能红曲的主要菌种，但存在不同生产菌株产MK能力差异大，菌株遗传背景不清晰等问题。 本研究以来自生产企业和实验室保藏的5株丛毛红曲菌、3株紫色红曲菌（M.purpureus）、1株红色红曲菌（M.ruber），共9株红曲菌株为研究对象，首先对它们的全基因组进行了测序和比较分析，并进一步分析了5株丛毛红曲菌的MK基因簇。在此基础上，还分析了5株丛毛红曲菌固态和液态培养产MK的差异。研究结果可为生产MK功能红曲优良菌株的选育提供线索。 1.9株红曲菌的全基因组测序和比较 测序结果分析表明，丛毛红曲菌组基因组约为26Mb，紫色红曲菌和红色红曲菌基因组均约为24Mb，G+C含量均在48%~50%，编码基因数目介于6775和7771之间；基因组共线性分析显示，丛毛红曲菌菌株间的共线性良好，而红色红曲菌和紫色红曲菌菌株间的共线性较差。SMs基因簇分析表明，丛毛红曲菌均含MK和MP基因簇，但不含CIT基因簇，紫色红曲菌和红色红曲菌均含MPs和CIT基因簇，而不含MK基因簇。 2.5株丛毛红曲菌中MK合成相关基因簇的比较 5株丛毛红曲菌MS-1、YDJ-1、YDJ-2、K104061和M76113的MK基因簇与参考菌株的相似性为97.63%~98.94%。与参考MK基因簇相比，MS-1、YDJ-2、K104061和M76113的MK基因簇中mokC基因被预测为两个基因mokC1和mokC2，YDJ-1的MK基因簇中mokF和mokG基因被预测为一个基因，5个MK基因簇中都多出一个功能未知的基因。 进一步分析发现，MS-1、YDJ-1和K104061的MK基因簇中MokB的第1012位精氨酸突变为组氨酸，M76113的第2150位谷氨酸突变为甘氨酸；MS-1的MokD第77位甘氨酸突变为丝氨酸；YDJ-2和M76113的MokE第259位精氨酸突变为半胱氨酸，而M76113的MokF缺少两个氨基酸。 3.5株红曲菌分类地位的确认及其产MK和CIT的分析 采用形态学结合分子生物学的分类方法，确认5株红曲菌为丛毛红曲菌。 5株丛毛红曲菌在大米固态培养基上培养至第14d时，MS-1、YDJ-1、YDJ-2、K104061产生的MK分别为6.13mg/g、2.03mg/g、1.72mg/g和0.76mg/g；在液态培养基中培养至第14d时，MS-1、YDJ-1、YDJ-2、K104061的胞内外MK含量分别为0.9mg/g和1.8mg/g、0.38mg/g和0.43mg/g、0.30mg/g和0.42mg/g、0.31mg/g和0.76mg/g，而M76113的固、液态培养物中均未检到MK。5株菌株固液态培养物均无CIT检出。
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