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食品用乳酸杆菌和双歧杆菌泛基因组多态性及菌株间功能基因差异分析

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益生菌是一类有益于人体健康的微生物,主要包括细菌和真菌.益生菌的鉴定一直是学界亟需解决的技术问题,传统的分类学方法只能做种属水平的鉴定,而基于基因组学分析可鉴定到种或株水平.本研究对公共数据库中记载的我国《可用于食品的菌种名单》中的16种乳酸杆菌和5种双歧杆菌的基因组数据进行了全基因组比对分析,并应用核心基因平均核苷酸相似性(core genes average nucleotide identity,cANI)进行了物种的重新分类和鉴定方法探索.结果显示,乳酸杆菌和双歧杆菌的cANI值具有种属特异性,其中乳酸杆菌的cANI值在93.6%~99.6%之间,双歧杆菌的cANI值在94.9%~98.1%之间,同时发现25株乳酸杆菌和1株两歧双歧杆菌有分类学错误.对247株乳酸杆菌和113株双歧杆菌基因组完成图的比对分析结果显示,乳酸杆菌和双歧杆菌菌株间的差异基因数目最多可达436个,菌株间的cANI相似值最小可达1个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP).针对乳酸杆菌和双歧杆菌的毒力基因和耐药基因分析显示,在目前用于食品生产的菌株中均未发现毒力相关基因,同时发现有20%以上的菌株携带不同种类的耐药基因.结论:乳酸杆菌和双歧杆菌不同种的cANI值差异较大,有种属特异性,可用于益生菌的种属鉴定;同一物种不同菌株间的基因和SNP数目差异可用于菌株鉴定.
Identification,safety and functional prediction of food-grade lactobacilli and Bifidobacterium based on whole genome sequences

陈楠、郭亚琼、律娜、李凤琴、陈历俊、向雪松、王欣、刘烈刚、王红伟、智发朝、何方、陈卫、杨瑞馥、朱宝利

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中国营养学会益生菌益生元与健康分会,北京100052

中国科学院微生物研究所,北京100101

微源数智(北京)医疗科技有限公司,北京100068

中国科学院大学,北京100049

国家食品安全风险评估中心,国家卫生健康委员会食品安全风险评估重点实验室,北京100021

北京三元食品股份有限公司,国家母婴乳品健康工程技术研究中心,北京100163

北京市乳品工程技术研究中心,母乳研究技术创新中心,北京100163

中国疾病预防控制中心营养与健康所,北京100050

浙江省农业科学院食品科学研究所,杭州310021

华中科技大学同济医学院公共卫生学院,武汉430030

南方医科大学南方医院消化科,广东省南方消化病研究所广东省胃肠病重点实验室,广州510515

四川大学华西公共卫生学院/四川大学华西第四医院,成都610041

江南大学食品学院,无锡214122

军事科学院军事医学研究院微生物流行病研究所,北京100071

济南微生态生物医学省实验室,济南250117

西南医科大学基础医学院,泸州646000

国家人类基因组北方研究中心/北京诺赛基因组研究中心有限公司,北京100176

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益生菌 泛基因组 cANI 菌株差异基因 SNP 毒力相关基因 耐药基因

国家重点研发计划济南微生态生物医学省实验室科研项目国家自然科学基金

2021YFA1301002JNL-2022013B32170068

2023

中国科学(生命科学)
中国科学院

中国科学(生命科学)

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.725
ISSN:1674-7232
年,卷(期):2023.53(5)
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