世界长寿之乡生态圈科考研究进展

2022年1月12日至1月16日，由广西科学院、广西大学及南宁汉和生物科技股份有限公司组成50余人的“世界长寿之乡生态圈”联合科考队，奔赴桃花水母天窗群、巴马世界长寿之乡、世界最大天坑群等地开展多学科综合科学考察。

考察中采集了喀斯特地貌的岩石、土壤、植物、水体样本用于分离筛选独特优异的微生物，包括细菌、真菌、放线菌、古细菌、蓝藻、硅藻等微生物，发掘在农业、工业、食品和医药保健品行业有应用潜力的功能菌株、活性代谢产物、功能基团及微生物群落。

此次共采集了191个样品，其中汉和生物103个，广西大学23个，广西科学院65个样品。

微生物资源的开发利用是继动植物资源之后的第三大生物支柱产业，具有可再生性，其开发利用的基础首先是选育新性状、高产和低能耗等特性的优良菌株。汉和生物使用基因组重排技术去改良以获得更多优秀菌种，基因组重排的第一步即是构建具有基因型和表型多样性的基因组亲本文库。汉和生物经过多次科考采集样品进行微生物分离筛选，目前已分离筛选到大量生长速度快、环境耐受性好、产酶能力强、抑菌能力强等性状优良的菌株，为基因组重排技术构建了基因多样化的亲本菌种库。

图1基因组重排过程

（基因组重排技术(Genomeshuffling)是指利用多轮递推原生质体融合对微生物进行全基因组范围的基因片段重组和交换，以累积有益突变来实现目标微生物的人工定向进化。）

汉和生物最新进展：运用可培养恢复技术结合16SrRNA基因的分子鉴定技术，成功对此次科考采集的样本进行了多样性研究。经三个多月的努力，已完成全部样品的分离筛选，从103个样品中分离出446株菌，包括271株细菌、171株真菌及4株酵母菌。并将分离得到的菌株进行了一系列生理生化研究，包括最适生长温度、pH、耐酸性、耐盐性、产酶特性、固氮能力、解磷能力、解钾能力等。另外，针对目前农业上常见的引起作物病害的病原真菌及病原细菌进行了多次的抑制筛选试验。

图2对样品中的微生物进行分离培养纯化

图3部分分离的细菌和真菌平板图片

截止2022年4月20日，已完成所有分离菌株与常见作物病原真菌及病原细菌的对峙试验。试验发现，共有21株细菌及55株真菌对包括香蕉炭疽病、香蕉枯萎病、棉花黄萎病、烟草疫霉等在内的常见作物病原真菌具有显著的抑制作用；共有93株细菌对水稻白叶枯病病原菌（稻黄单胞菌）具有显著的抑制作用；45株细菌对马铃薯疮痂病病原菌（疮茄病链霉菌）具有显著的抑制作用；5株细菌对番茄青枯病病原菌（青枯劳尔氏菌）具有显著的抑制作用。

表1部分分离细菌对病原真菌的抑制结果

表2部分分离真菌对病原真菌的抑制结果

表3部分分离细菌对病原细菌的抑制结果

图4部分分离细菌对病原真菌的抑制试验

图5部分分离真菌对病原真菌的抑制试验

图6部分分离细菌对病原细菌的抑制试验

对分离菌株进行产酪蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、木质素酶试验，筛选出能产四种酶的81株细菌及2株真菌。

表4部分分离细菌产酶情况

表5分离真菌产酶情况

图7部分分离细菌的产酶试验

广西科学院于此次采集的水样中发现一个中国首次报道的蓝藻属（蓝细菌）。

           蓝藻平板菌落图片                     蓝藻镜检图片

图8广西科学院新发现蓝藻图片

总结

目前已完成所有采集样品的分离纯化及分离菌株的保存工作，并初步筛选出耐受性强、产多种功能酶、对常见作物病原菌有良好抑制作用的多株细菌和真菌。

后续工作：

1. 菌株代谢产物抑菌、促生试验。

2. 基因组重排，并结合使用生物信息学、代谢工程、基因工程、功能基因组学等技术，高通量筛选获得优良表性的目的菌株；

3. 菌株代谢产物提取、浓缩，分析。

4. 菌株代谢产物试用试验，可用于农业、医药、化妆品等。

5. 优化发酵工艺，中试放大。

6. 放大试验，效果验证，完成登记，形成产品。