食品微生物基因组学的研究进展
娄恺班睿赵学明天津大学化工学院生物化学工程系
天津
３０００７２
摘要随着已完成或正在进行基因组测序的食品微生物数量的迅速增加，利用基因组信息进行比较基因组学及功能基因组学的研究将有益于食品生物技术的发展，它不但有助于了解微生物细胞的生理及代谢功能，而且还为利用食品级生物改进食品的功能及安全性提供ｒ众多可能性。关健词Ａｋｈａｃｆ
比较基因组学功能基因组学食品微生物
ｗｍ】｜ｈｅｒｅｓｕｈｏｆｍｐｊｄｊｙｊｎｃｆ∞ｓｊ“ｇｎｕｍｂｅ『０ｆｃｏｍｐ】ｅ把ｄａｎｄｏｎｇｏｉ“ｇｇｅｎｏｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓ
ｏｆｆ。ｏｄ—ｒｄａｆｅｄ
ｍｉｃｒｏｂｅｓ，ｃｏｍｐ咖ｔｉｖｅａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｅｎｏｍｉｃｓ８ｐｐｒｏａｃｈｅｓａｒｅｂｅｉ“ｇｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｅｍｐｌｏｙｉ“ｇｔｌｌｅｓｅｄａｔａｉｎｔｈｅｂｅｎｅｍ
ｏｆｔｈｅｆｏｏｄｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｓｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｎｏｔｏｎｌｙｏ如ｒａｂｅｎｅｒｕｎｄｅＩ弓ｔ卸ｄｉ“ｇｏｆｍｉｃｒｏｂ叫ｃｅｌｌｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ
ｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｂｕｔａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｍａｎ‘ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ
ｔｏ
ａｎｄｉｔｓ
ｉｍｐｍｖｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ‰ｄｓ
ｂｙ
Ｕｍｉ２ｙｉ“ｇｆｏｏｄ
ｇｍｄｅｍｉｃｒ００‘ｇａｎｉｓｍｓａＩｌｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｃｔｈｅｓ—ｊｔｙｏｆｆ００ｄｓａｓｗｅⅡ．
脚训８
Ｃｏｍｐ眦ｔｉｖ。ｇｅｎｏｍｉｃｓ
Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｅｎｏｍｉｃｓ
Ｆ００ｄ“ｃｒ００ｒｇ蛐ｉｓｍｓ
食品生物技术主要涉及将原材料生物转化为可最终消费的产品，微生物在此过程中起着重要作用。一方面可利用它生产某些食品组份及改进食品的功能，另一方面病原微生物和腐败微生物也影响着食品的安全及卫生。因此，食品微生物基因组学的研究将对食品生物技术产生积极的影响，由于微生物的基因组较小以及高通量测序设备的出现。使微生物基因组学迅速发展，本文将简要介绍食品微生物功能及比较基因组学的最新进展。
１
组相比较，其外侧基因的转移范围比预期的要广，同时还发现了１３７８个新的基因”１。对ｓａｕ托ｕｓ的两个菌株（二甲氧基苯青霉索抗性及万古霉索抗性）的基因组全序列进行分析之后，也发现了基因转移现象”・。测定这些食品病原菌的基因组全序列．不但有助于研究新的抗感染疗法而且还能通过分析病原菌对食品加工条件所起的反应，发现其弱点从而找出根治的方
法。
２
食品微生物的比较基因组学
可以利用比较基因组学中最简单的方法．序列比对，对食
食品微生物基因组的测序
目前已完成或正在进行基因组测序的食品微生物如表ｌ
品微生物进行研究。例如．全基因组与高度相关的基因组序列之间的比较（两株ｓａｕｒｅ鹊）…，全基因组与中等相关程度的基
所示。
在食品组微生物中，ｓ—ｖｉｓｉ北的全基因组测序率先完成…，
与这相关的其它醇母菌基因组测序工作已展开。Ｋ．１ａｃｔｉｓ的基
因组大小与ｓ．唑ｖｉｓｉ耻相似．并约有２０００多个可读框架与后
者同源”ｌ。丝状真菌作为酶制剂生产菌在食品工业中具有重要用途，但同时它们还是腐败微生物及植物病原菌，与工业化生产相关的Ａ．ｎｉ舶ｒ的基因组测序正在进行之中。
食品级细菌由革兰氏阳性菌（Ｇ’）组成。作为Ｇ＋菌的模式菌株，Ｂ．ｓｕｂｌｌｌｉｓ的基因组全序列的测定最先完成”１。Ｌｌａｃｔｉｓ的基因组全序列也于２００１年公开发表”Ｉ，尽管ＬｈｋＬｉｓ的基因组大小仅有Ｂｓｕｂｔｉｌｉｓ分别为１８和３４个，这也许反映了两者生态
环境的不同，Ｌｓｕｂｔｎｉｓ分别为１８和３４个，这也许反映了两者
表ｌ
已完成或正在进行基因组测序的食品微生物
生态环境的不同，Ｉ．１ａｃｔｉｓ一般生长于营养条件相对稳定的环境中（如牛奶）而Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ则是能形成孢子土壤微生物。
由于在制药行业中极具重要性，许多食品病原菌的基因组全序列测序工作也已完成。ｃ．ｊｅｊｕｎｉ是引发食品腐坏而导致腹泻的主要原因，在食品病原菌中，其基因组全序列的测定是最先完成的…。Ｅ．ｃｏｌｉｏｍ：Ｈ，能产生细胞毒素．许多由食品腐坏而导致出血性结肠炎的爆发均与之有关。这与ＥｃｏｌｉＫｌ２的基因
国家自然科学基金重点资助项目（Ｎｏ
２００３６０１０
基因组大小精确至ｋｂ的表示其全序列测序已完成
万方数据
※综述
霞品科学
ｌａｃ＝ｔ诂与ｓ．ｃｅ陀ｖｉｓｉ衄）
２００２，ｙｏｊ．２３，Ⅳｏ．９１３９
基因组序列的比较（Ｅｃｏｌ・１５７：Ｈ７与ＥｃｏｌｉＫｌ２）…，部分基因组与低相关度的基因组序列的比较（Ｋ
展，有理由相信基因组学的研究将会扩展至更多的食品微生物。
４
展望
ｕ－。随着已完成测序的全基因组数量的迅速增加及生物信息学的快速发展，进行序列比对的机会也将呈指数形式增加。根据序列的相似度，在基因组序列的解释及组装阶段就可进行上比对工作，它能为下一步的功能研究提供一个结构框架。肺炎链球苗（ｓｔｕ印ｈｏｃｏｃｃｕｓｐｍｕｍｏｎｉａｅ）是鸟嘌呤和胞嘧啶（Ｇｕ蚰ｉｎｅ
ａｎｄ
ｃｙｌ。ｓ・ｎｅ．Ｇｃ）含量较低的革兰氏阳性菌，通过与其它已测序的微生物菌株全基因组相比较，在预测的２２３６个蛋白中有９０５
个与ＬｌａｃｔｉｓＩＬｌ４０的高度相似，此外，仪有１０５个蛋白与共它低
Ｇｃ的Ｇ＋菌的已知蛋白没有相似性”］。
若仅有一个模式菌株的基因组全序列或部分序列可供用，仍有一些能进行比较基因组学研究的方法。通过系统分析利用扣除杂交法（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅｈｖｂ＾ｄｉｚａｔｉｏｎ）所得到的新的未知序列，可以对其定性。由于其高通量通量，ＤＮＡ微点阵是有潜力的另一种力法。涵盖９０％ｓ．ａｕｒｅｕｓ基因组的ＤＨＡ微点阵已经被构建成功并用于研究３６株从环境中分离到的菌株的多样忖＝及进
化…】。
３
食品微生物的功能基因组学
由于ｓ…ｖｉｓｉ盹的遗传背景清楚并且其全基因组序列测
定最先完成，它已成为功能基因组学研究的新的范式系统。利用转录分布（Ｔｒａｎ∞ｄｐｔ
ｐｒ娟ｌｉ雌）的方法对ｓ．㈣ｖｉｓｉⅡｅ的生理学
进行了某些研究，例如在连续培养和高盐两种条件下，进行有氧及无氧生长时分别分析其全基因组转录特征。此外．还对用于酿制葡萄酒的众多ｓ．ｃｅｒｅｖ谳ａｃ菌株进行了转录分布的研究，结果表明这些菌株的ＤＮＡ转录程度不同。将转录组学与蛋白质组学的方法综合起来，研究了ｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ的半乳糖代谢途径．在测定的２８９个蛋白中约有１５个受转录后调节”“。进行全基因组研究的主要限制是需要用基因的功能信息解释其结果，
而ｓ．ｃ㈣ｉｓｉ踮的很多基因所编码的蛋白功能未知，从基因组中
将共敲除后，这些基因也不显示任何功能。但能过综合分析突变株中代谢物浓度以及与野生型菌株代谢特征进行比较后，就可获得有关缺失基因的功能信息，这也是比较代谢组学
（ｃｏｍＤ啪ｔｉｖｅｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ）用于基因功能分析的一种方法。
相对于ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ的复杂研究．与食品相关的细菌基因功能组学仍处于发展阶段，但近年来有关Ｂｓｕｂｔｉｌｉｓ的研究却取得丰硕成果。首先．Ｂｓｕｂｔｉｈｓ启动子转录因子数据库已经建立－－“．这对于其它低Ｇｃ的Ｇ＋菌的比较基因组学研究非常有利。其次，Ｂ．ｓｕｂｔｊｌｉ８在孢子萌发及对分解代谢物阻遏响应的过程中，其ＤＮＡ的转录已得到定性研究．后一项研究结果揭示了由ｃｃｐＡ介导的新的调节模式，ｃｃｐＡ是工业化乳酸生产苗及其它低ＧｃＧ＋菌中主要调控蛋白。最后，为了了解Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ过理合成外源蛋白时的瓶颈效应，所进行的转录组分析及蛋白质组学的研究均取得进展。此外．经过分析蜡状芽孢杆菌（ＢａｃｉⅡｕｓｃｅ撑ｕｓ）基因组在Ｅ．ｃ。ｊｊＡ工染色体文库中的表达情况．获得了～种用于功能基冈组学研究的新方法“”。随着基因组测序的快速发
万
方数据食品微生物的基因组学已研究产牛了大量的原始信息，利用这些基因组信息及相关的生化信息研究微生物基因型与表型之间接关系将是下一步的研究方向。代谢工程中的代谢通量分析是适合此研究的较好上具，它已被用于根据ＥｃｏＩｉ的基因组信息，分析、解释并预测其表型的研究…】，这也预示着表型组学（ｐｈｅｎｏｍｉｃｓ）的兴起。
参考文献
１‰秆商ｕＡ，ＢａⅡ℃ｌｌＢＧ，Ｂｕｓ８ｅｙＨｅｔａＬ
Ｌｉｆｅｗｉｌｈ６０００９ｅｎｅｓｓｃｊｅｎｃｅ，
１９９６．２７４：５６３—５６７．
２
Ｂｏｌｏｔｉｎ—Ｆｕｋｕｈ眦Ｍ，Ｔ０曲ｎｏ～ＮｉｏｃｈｅＣ，Ａ＾ｉｇｕｅｎａｖｅＦｅＩａｌ
Ｃｅｌｌｏｍｉｃｅｘｐｌｏ哪ｉ叽ｏｎｈｅｈｅｍｉａ８∞ｍｙｃｅｔｏｕ８ｙｅＢｓｔｓ：ｌ
１＿Ｋｌｕｙｖｅｒ—
ｏｍ”ｅｓｌａｄｉｓ．ＦＥＢＳＬＨｔ，２０００，４８７：６６～７０
３
Ｋｕｎｓｔ．Ｆ０ｇａ钳ｗａ阻，ＮＭ
ｏｓｚｅｒｅｔ
ａ１．Ｔｈｅｃｏｌ“ｐｌｅｔｅ
ｇｅｎｏｍｅ
ｓＰ—
ｑｕｅｎｃｅ
ｏｆｔＩｌｅＧｒａｍ—ｐｏｓｉｔｉｖｅｂａｃｔｅ—ｕｍＢ托ｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ．Ｎ且ｔｕ陀，
１９９７．３９０：３６４—３７０．４
ＢｏｌｏｔｉⅡ，
ＡＷｉｎｃｋｅｒ，
ＰＭ
ａ“ｇｅｒ
Ｓｅｔａｌ
Ｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔ。ｇ。ｎｏ眦
ｓｅⅡｕｅｎｃｅ
ｏｆｔｈｅ１ａｃｔｉｃ
ａｃｉｄｂａｃｋ＾ｕｍＬａｃｔｏｃｏｃｃｕｓｌａｃｔｉｓｓｕｂ一
８ｐ
１ａｃ血ｃｅⅡｏｍｅＲｅｓ．２００ｌ（１１）：７３卜７５３
５
Ｐａｒｋｈｉｌｌ，ＪＷｒｅｎ，ＷＭｕ“ｇ日ｌｌ
ｅｔ
ａ１．Ｔｈ。ｇｅｎｏｍｅ
ｓｅｑｕｅｎｅｅ
ｏｆｔｈｅ
ｆ抽ｄ—ｂｏｍ。ｐ丑ｔｌｌｏｇ朗ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒｊｅｊ咖ｉ把ｖｅａｌｓｈｙｐｅｒｖａ＾曲ｌｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓ．ＮａＩｕ陀，２０００＇４０３：６６５～６６８
６
ＰｅｍａＮＴ’ＰｌｕｎｋｅｔｔＩＩＩＧ．Ｂ一如ｄＶｅｌａｌ．ＧｅｎｏｍｅｓｅⅡｕｅｎｃｅ０ｆｅｎ—
ｔｅｒｏｈａｅｍｏｎｈａ一ｃＥｓｃｈｅ—ｃｈｉａｃｏｌｉｏｍ：¨．Ｎａｔｕｒｅ，２００１．４０９：
５２９—５３３
７
Ｋｕｒ０Ｉｈ
Ｍ０ｈｔａ＇Ｔｕｃｈｉｙａ瑚ｅｔ丑１
ｗｈｏｌ。ｇｅｎｏⅡ把ｓ。ｑｕｅｎｃｉ“ｇｏｆ
ｍ“ｃｉｌｌｉｎ—ｒｅｓｉｓｔａｒＩｔｓｌａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕ唧ｌｓ．Ｌ皿ｃｅｔ，２００ｌ，２ｌ：
１２２５～１２４０．
８
ＢｌａｎｒｌｅｈＦＲ，Ｐ１ｕｎｋｅｔｔｅｔａｌ
ＴｈｅｃｏｍＰｌｅｋｇｅⅡ０ⅢｅｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆＥ｝
ｃｈｅ—ｃｈｉａｃｏｌｉＫ一１２．ｓｃｉｅｎｃｅ．１９９７．２７７：１４５３—１４７４９
Ｔｅｎｅｌｉｎ，Ｈ，ＮｅｌｓｏｎＴ０ｆｓｔｒｅＰｔ删８ｐ删ｍｏｍａｅ．Ｓｃｉｅｒ衅ｅ．２００ｌ，２９３：４９８～
ｅｔａ１．ＣｏｍＰｌｅｔ。嚣。㈣ｅｓｅｑｕｅｎｅｅｏｆａｖｉｍｌｅｎｔ
ｉｓｏｌａｔｅ５０６１０
Ｆｉｔｚｇｅｒａｌｄ
ＪＲ，ＳｔｕＩｄｅｖａｎｔ，ＪＭ８ｃｋｉｅＳＭｅｔａｌ．Ｅｖｏｌｕｔｉｏ“ａｒｙｇ卜
ｎ砌ｉｃ８ｃｉｌｌｉｎ州ｉ日ｔａⅡｔ砒面ｎｓ
０ｆＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕ８：
ｉｎ虹ｇｈｔｓｉｎｔｏⅡ”ｏ一画ｎｏｆｍｅｔｈｉ—
ａｎｄＩｈｅｔｏｘｉｃｓｈｏｃｋ
８ｙ“ｄｒｏｍｅ。ｐｉｄｅ皿ｃ
ＰｒｏｃＮａｔｌＡｃａｄＳｃｉＵＳＡ，２００ｌ，９８：８８２１—８８２６．
１ｌ
ＭｅｋｅＬ
Ｔ弧。瑁８０ｎｖ，ＲａｎｉｓｈｅｔＢＬ
Ｉｎ螂州ｅｄｇｅｎｏｍｉｃ８ｎｄｐ魄ｏｍｉｃ
衄Ｂｌｙｓｅｓｏｆａｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｐｅｎｕｒｂｅｄｍｅｔａｂ。ｌｉｃｎｅｌｗｏｒｋ．ｓｃｉｅｎｃｅ，
２００１．２９２：９２９—９３４．
１２１８ｈｉｉ，ＴＹｏｓｈｉｄ＾ＫＴｅｍｌ，Ｇ．ＤＢＴＢＳ：ａｄａｌａｂａｓｅｏｆＢａｃｍｕＢｓｕｂｔｉｌｉｓ
ｐｍｒｎｏｔｅｒｓ如ｄｔｒａｎｓｃｄｐｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ＆ＮｕｃｌｅｌｃＡｃｉｄｓＲｅｓ，２００ｌ，２９：
２７８～２８０
１３Ｒｏｎｄｏｎ，ＭＲＲａ雎ｌ，ＳＪ（；ｏｏｄ眦ｎＲＭｅｔａｌ＿Ｔ０ｗａｒｄｆｕｎｃｔｊｏｎ甜ｇ。一
万方数据
食品微生物基因组学的研究进展
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
娄恺， 班睿， 赵学明
天津大学化工学院生物化学工程系,天津,300072食品科学FOOD SCIENCE2002,23(9)3次
参考文献(20条)
1. GoffeauA;BarrellBG BusseyHetaal Lifewith6000genes 1996
2. Bolotin-Fukuhara M;Toffano-Nioche C;Artiguenave F Genomicexplorationofthehemiascomycetousyeasts:11 2000
3. Kunst;F O gasawara;N M oszer The complete genome se quence of the Gram - positive bacteriumBacillus subtilis[外文期刊] 1997
4. Bolotin;A W incker;P M auger S The complete genomesequence of the lactic acid bacteriumLactococcus lactis sub - sp. lactis 2001
5. Parkhill;JWren;WMungall The genome sequence of the food - borne pathogen Campylobacter jejunireveals hypervariable sequences[外文期刊] 2000
6. PernaNT;PlunkettⅢG;BurlandV Genomesequenceofen terohaemorrhagic Escherichia coli O157: H7 20017. Kuroda;MOhta;TUchiyama Whole genome sequencing ofmeticillin-resistantStaphylococcusaureus 20018. Blattner FR;Plunkett The complete genome sequence of Es cherichiacoliK- 12[外文期刊] 19979. Tettelin H;NelsonT Complete genome sequence ofa virulent isolateofStreptococcuspneumoniae 200110. Fitzgerald JR;Sturdevant;JMackieSM Evolutionaryge nomicsofStaphylococcusaureus: insights into theorigin of methicillin - resistant strains and the toxic shock syndrome epidemic 2001
11. Ideker;TThorssonV;Ranish Integrated genomic and proteomic analyses ofa systematically perturbedmetabolic network[外文期刊] 2001
12. Ishii;TYoshida;KTerai G DBTBS: adatabaseofBacillussubtilis promotersandtranscriptionfactors 200113. Rondon;MRRaffel;SJGoodmanRM Toward functional ge nomics in bacteria:analysis of expression inEscherichia coli from a bacterial artificial chromosome library of Bacillus cereus 199914. Edwards;JSPalsson BO The Escherichia coli MG1655 in silico metabolicgenotype: Itsdefinitioncharacteristics andcapabilities[外文期刊] 2000(10)15. 查看详情16. 查看详情17. 查看详情18. 查看详情19. 查看详情20. 查看详情
本文读者也读过(3条)
1. 疾病微生物基因组学[期刊论文]-现代临床医学生物工程学杂志2002,8(2)
2. 黄留玉. 王恒樑. 史兆兴. 朱厚础. 苏国富 微生物功能基因组学研究[期刊论文]-微生物学报2003,43(3)
3. 陆光涛. 何勇强. 唐纪良. LU Guang-tao. HE Yong-qiang. TANG Ji-liang 单细胞微生物基因组学研究[期刊论文]-广西农业生物科学2001,20(2)
引证文献(3条)
1. 杨玉红. 王晓丹. 康宗利. 刘长江 ε-聚赖氨酸生物合成与质粒关系的研究[期刊论文]-中国酿造 2008(10)2. 李妍. 宁正祥 基因组学在食品工业中的应用[期刊论文]-食品科技 2004(4)3. 姜英杰 蛋白质组学技术在食品营养学中的应用[期刊论文]-贵州农业科学 2010(10)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_spkx200209040.aspx
食品微生物基因组学的研究进展
娄恺班睿赵学明天津大学化工学院生物化学工程系
天津
３０００７２
摘要随着已完成或正在进行基因组测序的食品微生物数量的迅速增加，利用基因组信息进行比较基因组学及功能基因组学的研究将有益于食品生物技术的发展，它不但有助于了解微生物细胞的生理及代谢功能，而且还为利用食品级生物改进食品的功能及安全性提供ｒ众多可能性。关健词Ａｋｈａｃｆ
比较基因组学功能基因组学食品微生物
ｗｍ】｜ｈｅｒｅｓｕｈｏｆｍｐｊｄｊｙｊｎｃｆ∞ｓｊ“ｇｎｕｍｂｅ『０ｆｃｏｍｐ】ｅ把ｄａｎｄｏｎｇｏｉ“ｇｇｅｎｏｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓ
ｏｆｆ。ｏｄ—ｒｄａｆｅｄ
ｍｉｃｒｏｂｅｓ，ｃｏｍｐ咖ｔｉｖｅａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｅｎｏｍｉｃｓ８ｐｐｒｏａｃｈｅｓａｒｅｂｅｉ“ｇｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｅｍｐｌｏｙｉ“ｇｔｌｌｅｓｅｄａｔａｉｎｔｈｅｂｅｎｅｍ
ｏｆｔｈｅｆｏｏｄｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｓｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｎｏｔｏｎｌｙｏ如ｒａｂｅｎｅｒｕｎｄｅＩ弓ｔ卸ｄｉ“ｇｏｆｍｉｃｒｏｂ叫ｃｅｌｌｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ
ｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｂｕｔａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｍａｎ‘ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ
ｔｏ
ａｎｄｉｔｓ
ｉｍｐｍｖｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ‰ｄｓ
ｂｙ
Ｕｍｉ２ｙｉ“ｇｆｏｏｄ
ｇｍｄｅｍｉｃｒ００‘ｇａｎｉｓｍｓａＩｌｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｃｔｈｅｓ—ｊｔｙｏｆｆ００ｄｓａｓｗｅⅡ．
脚训８
Ｃｏｍｐ眦ｔｉｖ。ｇｅｎｏｍｉｃｓ
Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｅｎｏｍｉｃｓ
Ｆ００ｄ“ｃｒ００ｒｇ蛐ｉｓｍｓ
食品生物技术主要涉及将原材料生物转化为可最终消费的产品，微生物在此过程中起着重要作用。一方面可利用它生产某些食品组份及改进食品的功能，另一方面病原微生物和腐败微生物也影响着食品的安全及卫生。因此，食品微生物基因组学的研究将对食品生物技术产生积极的影响，由于微生物的基因组较小以及高通量测序设备的出现。使微生物基因组学迅速发展，本文将简要介绍食品微生物功能及比较基因组学的最新进展。
１
组相比较，其外侧基因的转移范围比预期的要广，同时还发现了１３７８个新的基因”１。对ｓａｕ托ｕｓ的两个菌株（二甲氧基苯青霉索抗性及万古霉索抗性）的基因组全序列进行分析之后，也发现了基因转移现象”・。测定这些食品病原菌的基因组全序列．不但有助于研究新的抗感染疗法而且还能通过分析病原菌对食品加工条件所起的反应，发现其弱点从而找出根治的方
法。
２
食品微生物的比较基因组学
可以利用比较基因组学中最简单的方法．序列比对，对食
食品微生物基因组的测序
目前已完成或正在进行基因组测序的食品微生物如表ｌ
品微生物进行研究。例如．全基因组与高度相关的基因组序列之间的比较（两株ｓａｕｒｅ鹊）…，全基因组与中等相关程度的基
所示。
在食品组微生物中，ｓ—ｖｉｓｉ北的全基因组测序率先完成…，
与这相关的其它醇母菌基因组测序工作已展开。Ｋ．１ａｃｔｉｓ的基
因组大小与ｓ．唑ｖｉｓｉ耻相似．并约有２０００多个可读框架与后
者同源”ｌ。丝状真菌作为酶制剂生产菌在食品工业中具有重要用途，但同时它们还是腐败微生物及植物病原菌，与工业化生产相关的Ａ．ｎｉ舶ｒ的基因组测序正在进行之中。
食品级细菌由革兰氏阳性菌（Ｇ’）组成。作为Ｇ＋菌的模式菌株，Ｂ．ｓｕｂｌｌｌｉｓ的基因组全序列的测定最先完成”１。Ｌｌａｃｔｉｓ的基因组全序列也于２００１年公开发表”Ｉ，尽管ＬｈｋＬｉｓ的基因组大小仅有Ｂｓｕｂｔｉｌｉｓ分别为１８和３４个，这也许反映了两者生态
环境的不同，Ｌｓｕｂｔｎｉｓ分别为１８和３４个，这也许反映了两者
表ｌ
已完成或正在进行基因组测序的食品微生物
生态环境的不同，Ｉ．１ａｃｔｉｓ一般生长于营养条件相对稳定的环境中（如牛奶）而Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ则是能形成孢子土壤微生物。
由于在制药行业中极具重要性，许多食品病原菌的基因组全序列测序工作也已完成。ｃ．ｊｅｊｕｎｉ是引发食品腐坏而导致腹泻的主要原因，在食品病原菌中，其基因组全序列的测定是最先完成的…。Ｅ．ｃｏｌｉｏｍ：Ｈ，能产生细胞毒素．许多由食品腐坏而导致出血性结肠炎的爆发均与之有关。这与ＥｃｏｌｉＫｌ２的基因
国家自然科学基金重点资助项目（Ｎｏ
２００３６０１０
基因组大小精确至ｋｂ的表示其全序列测序已完成
万方数据
※综述
霞品科学
ｌａｃ＝ｔ诂与ｓ．ｃｅ陀ｖｉｓｉ衄）
２００２，ｙｏｊ．２３，Ⅳｏ．９１３９
基因组序列的比较（Ｅｃｏｌ・１５７：Ｈ７与ＥｃｏｌｉＫｌ２）…，部分基因组与低相关度的基因组序列的比较（Ｋ
展，有理由相信基因组学的研究将会扩展至更多的食品微生物。
４
展望
ｕ－。随着已完成测序的全基因组数量的迅速增加及生物信息学的快速发展，进行序列比对的机会也将呈指数形式增加。根据序列的相似度，在基因组序列的解释及组装阶段就可进行上比对工作，它能为下一步的功能研究提供一个结构框架。肺炎链球苗（ｓｔｕ印ｈｏｃｏｃｃｕｓｐｍｕｍｏｎｉａｅ）是鸟嘌呤和胞嘧啶（Ｇｕ蚰ｉｎｅ
ａｎｄ
ｃｙｌ。ｓ・ｎｅ．Ｇｃ）含量较低的革兰氏阳性菌，通过与其它已测序的微生物菌株全基因组相比较，在预测的２２３６个蛋白中有９０５
个与ＬｌａｃｔｉｓＩＬｌ４０的高度相似，此外，仪有１０５个蛋白与共它低
Ｇｃ的Ｇ＋菌的已知蛋白没有相似性”］。
若仅有一个模式菌株的基因组全序列或部分序列可供用，仍有一些能进行比较基因组学研究的方法。通过系统分析利用扣除杂交法（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅｈｖｂ＾ｄｉｚａｔｉｏｎ）所得到的新的未知序列，可以对其定性。由于其高通量通量，ＤＮＡ微点阵是有潜力的另一种力法。涵盖９０％ｓ．ａｕｒｅｕｓ基因组的ＤＨＡ微点阵已经被构建成功并用于研究３６株从环境中分离到的菌株的多样忖＝及进
化…】。
３
食品微生物的功能基因组学
由于ｓ…ｖｉｓｉ盹的遗传背景清楚并且其全基因组序列测
定最先完成，它已成为功能基因组学研究的新的范式系统。利用转录分布（Ｔｒａｎ∞ｄｐｔ
ｐｒ娟ｌｉ雌）的方法对ｓ．㈣ｖｉｓｉⅡｅ的生理学
进行了某些研究，例如在连续培养和高盐两种条件下，进行有氧及无氧生长时分别分析其全基因组转录特征。此外．还对用于酿制葡萄酒的众多ｓ．ｃｅｒｅｖ谳ａｃ菌株进行了转录分布的研究，结果表明这些菌株的ＤＮＡ转录程度不同。将转录组学与蛋白质组学的方法综合起来，研究了ｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ的半乳糖代谢途径．在测定的２８９个蛋白中约有１５个受转录后调节”“。进行全基因组研究的主要限制是需要用基因的功能信息解释其结果，
而ｓ．ｃ㈣ｉｓｉ踮的很多基因所编码的蛋白功能未知，从基因组中
将共敲除后，这些基因也不显示任何功能。但能过综合分析突变株中代谢物浓度以及与野生型菌株代谢特征进行比较后，就可获得有关缺失基因的功能信息，这也是比较代谢组学
（ｃｏｍＤ啪ｔｉｖｅｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ）用于基因功能分析的一种方法。
相对于ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ的复杂研究．与食品相关的细菌基因功能组学仍处于发展阶段，但近年来有关Ｂｓｕｂｔｉｌｉｓ的研究却取得丰硕成果。首先．Ｂｓｕｂｔｉｈｓ启动子转录因子数据库已经建立－－“．这对于其它低Ｇｃ的Ｇ＋菌的比较基因组学研究非常有利。其次，Ｂ．ｓｕｂｔｊｌｉ８在孢子萌发及对分解代谢物阻遏响应的过程中，其ＤＮＡ的转录已得到定性研究．后一项研究结果揭示了由ｃｃｐＡ介导的新的调节模式，ｃｃｐＡ是工业化乳酸生产苗及其它低ＧｃＧ＋菌中主要调控蛋白。最后，为了了解Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ过理合成外源蛋白时的瓶颈效应，所进行的转录组分析及蛋白质组学的研究均取得进展。此外．经过分析蜡状芽孢杆菌（ＢａｃｉⅡｕｓｃｅ撑ｕｓ）基因组在Ｅ．ｃ。ｊｊＡ工染色体文库中的表达情况．获得了～种用于功能基冈组学研究的新方法“”。随着基因组测序的快速发
万
方数据食品微生物的基因组学已研究产牛了大量的原始信息，利用这些基因组信息及相关的生化信息研究微生物基因型与表型之间接关系将是下一步的研究方向。代谢工程中的代谢通量分析是适合此研究的较好上具，它已被用于根据ＥｃｏＩｉ的基因组信息，分析、解释并预测其表型的研究…】，这也预示着表型组学（ｐｈｅｎｏｍｉｃｓ）的兴起。
参考文献
１‰秆商ｕＡ，ＢａⅡ℃ｌｌＢＧ，Ｂｕｓ８ｅｙＨｅｔａＬ
Ｌｉｆｅｗｉｌｈ６０００９ｅｎｅｓｓｃｊｅｎｃｅ，
１９９６．２７４：５６３—５６７．
２
Ｂｏｌｏｔｉｎ—Ｆｕｋｕｈ眦Ｍ，Ｔ０曲ｎｏ～ＮｉｏｃｈｅＣ，Ａ＾ｉｇｕｅｎａｖｅＦｅＩａｌ
Ｃｅｌｌｏｍｉｃｅｘｐｌｏ哪ｉ叽ｏｎｈｅｈｅｍｉａ８∞ｍｙｃｅｔｏｕ８ｙｅＢｓｔｓ：ｌ
１＿Ｋｌｕｙｖｅｒ—
ｏｍ”ｅｓｌａｄｉｓ．ＦＥＢＳＬＨｔ，２０００，４８７：６６～７０
３
Ｋｕｎｓｔ．Ｆ０ｇａ钳ｗａ阻，ＮＭ
ｏｓｚｅｒｅｔ
ａ１．Ｔｈｅｃｏｌ“ｐｌｅｔｅ
ｇｅｎｏｍｅ
ｓＰ—
ｑｕｅｎｃｅ
ｏｆｔＩｌｅＧｒａｍ—ｐｏｓｉｔｉｖｅｂａｃｔｅ—ｕｍＢ托ｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ．Ｎ且ｔｕ陀，
１９９７．３９０：３６４—３７０．４
ＢｏｌｏｔｉⅡ，
ＡＷｉｎｃｋｅｒ，
ＰＭ
ａ“ｇｅｒ
Ｓｅｔａｌ
Ｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔ。ｇ。ｎｏ眦
ｓｅⅡｕｅｎｃｅ
ｏｆｔｈｅ１ａｃｔｉｃ
ａｃｉｄｂａｃｋ＾ｕｍＬａｃｔｏｃｏｃｃｕｓｌａｃｔｉｓｓｕｂ一
８ｐ
１ａｃ血ｃｅⅡｏｍｅＲｅｓ．２００ｌ（１１）：７３卜７５３
５
Ｐａｒｋｈｉｌｌ，ＪＷｒｅｎ，ＷＭｕ“ｇ日ｌｌ
ｅｔ
ａ１．Ｔｈ。ｇｅｎｏｍｅ
ｓｅｑｕｅｎｅｅ
ｏｆｔｈｅ
ｆ抽ｄ—ｂｏｍ。ｐ丑ｔｌｌｏｇ朗ｃａｍｐｙｌｏｂａｃｔｅｒｊｅｊ咖ｉ把ｖｅａｌｓｈｙｐｅｒｖａ＾曲ｌｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓ．ＮａＩｕ陀，２０００＇４０３：６６５～６６８
６
ＰｅｍａＮＴ’ＰｌｕｎｋｅｔｔＩＩＩＧ．Ｂ一如ｄＶｅｌａｌ．ＧｅｎｏｍｅｓｅⅡｕｅｎｃｅ０ｆｅｎ—
ｔｅｒｏｈａｅｍｏｎｈａ一ｃＥｓｃｈｅ—ｃｈｉａｃｏｌｉｏｍ：¨．Ｎａｔｕｒｅ，２００１．４０９：
５２９—５３３
７
Ｋｕｒ０Ｉｈ
Ｍ０ｈｔａ＇Ｔｕｃｈｉｙａ瑚ｅｔ丑１
ｗｈｏｌ。ｇｅｎｏⅡ把ｓ。ｑｕｅｎｃｉ“ｇｏｆ
ｍ“ｃｉｌｌｉｎ—ｒｅｓｉｓｔａｒＩｔｓｌａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕ唧ｌｓ．Ｌ皿ｃｅｔ，２００ｌ，２ｌ：
１２２５～１２４０．
８
ＢｌａｎｒｌｅｈＦＲ，Ｐ１ｕｎｋｅｔｔｅｔａｌ
ＴｈｅｃｏｍＰｌｅｋｇｅⅡ０ⅢｅｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆＥ｝
ｃｈｅ—ｃｈｉａｃｏｌｉＫ一１２．ｓｃｉｅｎｃｅ．１９９７．２７７：１４５３—１４７４９
Ｔｅｎｅｌｉｎ，Ｈ，ＮｅｌｓｏｎＴ０ｆｓｔｒｅＰｔ删８ｐ删ｍｏｍａｅ．Ｓｃｉｅｒ衅ｅ．２００ｌ，２９３：４９８～
ｅｔａ１．ＣｏｍＰｌｅｔ。嚣。㈣ｅｓｅｑｕｅｎｅｅｏｆａｖｉｍｌｅｎｔ
ｉｓｏｌａｔｅ５０６１０
Ｆｉｔｚｇｅｒａｌｄ
ＪＲ，ＳｔｕＩｄｅｖａｎｔ，ＪＭ８ｃｋｉｅＳＭｅｔａｌ．Ｅｖｏｌｕｔｉｏ“ａｒｙｇ卜
ｎ砌ｉｃ８ｃｉｌｌｉｎ州ｉ日ｔａⅡｔ砒面ｎｓ
０ｆＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕ８：
ｉｎ虹ｇｈｔｓｉｎｔｏⅡ”ｏ一画ｎｏｆｍｅｔｈｉ—
ａｎｄＩｈｅｔｏｘｉｃｓｈｏｃｋ
８ｙ“ｄｒｏｍｅ。ｐｉｄｅ皿ｃ
ＰｒｏｃＮａｔｌＡｃａｄＳｃｉＵＳＡ，２００ｌ，９８：８８２１—８８２６．
１ｌ
ＭｅｋｅＬ
Ｔ弧。瑁８０ｎｖ，ＲａｎｉｓｈｅｔＢＬ
Ｉｎ螂州ｅｄｇｅｎｏｍｉｃ８ｎｄｐ魄ｏｍｉｃ
衄Ｂｌｙｓｅｓｏｆａｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｐｅｎｕｒｂｅｄｍｅｔａｂ。ｌｉｃｎｅｌｗｏｒｋ．ｓｃｉｅｎｃｅ，
２００１．２９２：９２９—９３４．
１２１８ｈｉｉ，ＴＹｏｓｈｉｄ＾ＫＴｅｍｌ，Ｇ．ＤＢＴＢＳ：ａｄａｌａｂａｓｅｏｆＢａｃｍｕＢｓｕｂｔｉｌｉｓ
ｐｍｒｎｏｔｅｒｓ如ｄｔｒａｎｓｃｄｐｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ＆ＮｕｃｌｅｌｃＡｃｉｄｓＲｅｓ，２００ｌ，２９：
２７８～２８０
１３Ｒｏｎｄｏｎ，ＭＲＲａ雎ｌ，ＳＪ（；ｏｏｄ眦ｎＲＭｅｔａｌ＿Ｔ０ｗａｒｄｆｕｎｃｔｊｏｎ甜ｇ。一
万方数据
食品微生物基因组学的研究进展
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
娄恺， 班睿， 赵学明
天津大学化工学院生物化学工程系,天津,300072食品科学FOOD SCIENCE2002,23(9)3次
参考文献(20条)
1. GoffeauA;BarrellBG BusseyHetaal Lifewith6000genes 1996
2. Bolotin-Fukuhara M;Toffano-Nioche C;Artiguenave F Genomicexplorationofthehemiascomycetousyeasts:11 2000
3. Kunst;F O gasawara;N M oszer The complete genome se quence of the Gram - positive bacteriumBacillus subtilis[外文期刊] 1997
4. Bolotin;A W incker;P M auger S The complete genomesequence of the lactic acid bacteriumLactococcus lactis sub - sp. lactis 2001
5. Parkhill;JWren;WMungall The genome sequence of the food - borne pathogen Campylobacter jejunireveals hypervariable sequences[外文期刊] 2000
6. PernaNT;PlunkettⅢG;BurlandV Genomesequenceofen terohaemorrhagic Escherichia coli O157: H7 20017. Kuroda;MOhta;TUchiyama Whole genome sequencing ofmeticillin-resistantStaphylococcusaureus 20018. Blattner FR;Plunkett The complete genome sequence of Es cherichiacoliK- 12[外文期刊] 19979. Tettelin H;NelsonT Complete genome sequence ofa virulent isolateofStreptococcuspneumoniae 200110. Fitzgerald JR;Sturdevant;JMackieSM Evolutionaryge nomicsofStaphylococcusaureus: insights into theorigin of methicillin - resistant strains and the toxic shock syndrome epidemic 2001
11. Ideker;TThorssonV;Ranish Integrated genomic and proteomic analyses ofa systematically perturbedmetabolic network[外文期刊] 2001
12. Ishii;TYoshida;KTerai G DBTBS: adatabaseofBacillussubtilis promotersandtranscriptionfactors 200113. Rondon;MRRaffel;SJGoodmanRM Toward functional ge nomics in bacteria:analysis of expression inEscherichia coli from a bacterial artificial chromosome library of Bacillus cereus 199914. Edwards;JSPalsson BO The Escherichia coli MG1655 in silico metabolicgenotype: Itsdefinitioncharacteristics andcapabilities[外文期刊] 2000(10)15. 查看详情16. 查看详情17. 查看详情18. 查看详情19. 查看详情20. 查看详情
本文读者也读过(3条)
1. 疾病微生物基因组学[期刊论文]-现代临床医学生物工程学杂志2002,8(2)
2. 黄留玉. 王恒樑. 史兆兴. 朱厚础. 苏国富 微生物功能基因组学研究[期刊论文]-微生物学报2003,43(3)
3. 陆光涛. 何勇强. 唐纪良. LU Guang-tao. HE Yong-qiang. TANG Ji-liang 单细胞微生物基因组学研究[期刊论文]-广西农业生物科学2001,20(2)
引证文献(3条)
1. 杨玉红. 王晓丹. 康宗利. 刘长江 ε-聚赖氨酸生物合成与质粒关系的研究[期刊论文]-中国酿造 2008(10)2. 李妍. 宁正祥 基因组学在食品工业中的应用[期刊论文]-食品科技 2004(4)3. 姜英杰 蛋白质组学技术在食品营养学中的应用[期刊论文]-贵州农业科学 2010(10)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_spkx200209040.aspx