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中 国 生 物 工 程 杂 志第24卷

基因信息,少数情况下会成为致病菌,当然这与宿主的免疫状况很有关系。2 5 益生菌的功能基因组学

大规模全基因组测序为开展微生物基因组学研究提供了可能,同时为益生菌的研究开辟了一条全新的道路,形成所谓的益生菌功能基因组学研究。根据目前得到的资料,已经完成枯草杆菌

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(Bacillussubtilis)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)

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深入一些以外,大部分益生菌的研究只停留在作用效果研究上,而且这些研究结果还不系统,应该讲益生菌的研究还存在诸多难点,面临一些问题。3 1 缺乏行之有效的研究平台 因为益生菌需要在消化道内发挥作用的,消化道内多种微生物构成了一个复杂的微生态环境,单纯通过体外微生物培养,很难全面认识某种益生菌的作用;一般的作用效果研究,还受宿主的群体和个体差异的影响,只能观察间接的生理指标,很难排除各种不确定因素对实验结果的影响。

主要是一些关键技术方法有待创新:利用体外微生物培养从复杂环境进行菌株分离已被证明很有效,但是许多微生物是不能培养的,数量少的微生物菌群可能不被检出,所以要动态的检测肠道微生物的组成分布就有困难,也无法全面描述整个微生态环境,而且费时,工作量巨大,工作过程中很难预测和评估。其次目前鉴定菌株的分类方法主要依赖于表型特征,但是有可重复性差,大规模检测费时费钱,分辨率低的缺点,虽然应用分子生物学方法有力地补充了传统方法的不足,但是对于亲缘关系很近的种或进行种内鉴定时分辨率不高。最后由于缺少细胞内部代谢和基因调控的知识,相关的技术方法也不够完善,利用基因工程技术对益生菌细胞进行遗传修饰成功的例子并不多。

所以面对这样比较复杂的研究系统,有必要建立一套研究平台,包括选择几种生理代谢研究得比较清楚、对细胞内部基因调控研究得比较深入的微生物模式种,选择合适的实验动物,建立一系列有针对性的分析方法等等。3 2 菌株作用效果的重复性差

有的益生菌菌株在应用时存在较大的不确定性,有时作用效果不理想,可能有以下几个原因:3 2 1 菌株自身的缺陷 有的益生菌菌群要发挥作用对宿主的消化道条件要求较高,有的在消化道内的定殖能力差,有的抗逆性差存活期短,这些因素都影响益生菌持续发挥作用。

3 2 2 益生菌的安全性问题 益生菌有益生作用并不意味着它没有有害作用,许多益生菌存在这样的争议,比较典型的就是肠道球菌,它能够维持人或动物肠道内微生物的菌群平衡,用于治疗胃肠炎,也是一些食物当中的正常菌群,但是同时也能产生细菌毒素,污染食品,导致食物中毒。问题在(、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)

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、

植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)全基因组的

测序,其它一些益生菌的全基因组测序工作也正在进行中(表4)。

表4 有关益生菌的测序情况1)

Table4 Genomessequencinginprogressof

probioticsorganisms

菌株Strain

完成全基因组测序的益生菌 Bacillussubtilis168枯草杆菌 LactococcuslactisIL1403乳酸乳球菌 SaccharomycescerevisiaeS288c酿酒酵母 Lactobacillusplantarum植物乳杆菌正在进行全基因组测序的益生菌 Aspergillusnidulans构巢曲霉 Aspergillusniger黑曲霉

BacilluscereusATCC10987腊状芽孢杆菌 Bacillusstearothermophilus10嗜热脂肪芽孢杆菌

Bacteroidesforsythus富塞思拟杆菌 BacteroidesfragilisNCTC9343脆弱拟杆菌 EnterococcusfaecalisV583粪肠球菌 EnterococcusfaeciumDO屎肠球菌

LactobacillusacidophilusATCC700396嗜酸乳杆菌

StreptococcusthermophilusLMG18311嗜热链球菌

3034.55.2NDND5.33.02.81.91.804.202.36133.31基因组大小Size(Mb)

1)数据来源TIGRMicrobialDatabase,URL:http:

研究功能基因组学的目的是研究基因突变对菌株安全性的影响,发展抗有害菌的微生物,指导益生菌的代谢工程,指导新酶或新基因的功能鉴定,实现对感兴趣的菌株进行高通量的突变分析,发展针对有害微生物的快速鉴定方法,确定种间、属间的遗传学分子标记等。

3 益生菌研究存在的问题

虽然国内外已有大量商品化的益生菌产品问世