近日，食品科學(xué)與工程學(xué)院食品營養(yǎng)與健康團(tuán)隊在《Food Bioscience》上發(fā)表題為“Comparative transcriptomics analysis-guided metabolic engineering improved exopolysaccharide yield by Bacillus subtilis HJ-1 and its characteristics”的研究論文。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為論文的第一完成單位，2022級碩士研究生楊玲玉為論文第一作者，楊悅副教授、李大鵬教授為通訊作者。

黃精（Polygonatum sibiricum）是我國傳統(tǒng)的藥食同源植物，其多糖成分因具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗菌、抗疲勞和降血糖等多種生物活性被廣泛研究并應(yīng)用于功能食品和保健品中。然而由于黃精的生長速度緩慢，珍貴資源有限，且其多糖提取成本較高，限制了其大規(guī)模的應(yīng)用生產(chǎn)。黃精內(nèi)生菌與宿主植物黃精之間存在共生關(guān)系，其能夠合成與宿主植物相似的次級代謝產(chǎn)物，并具有與植物天然產(chǎn)物相似的生物活性。盡管內(nèi)生菌胞外多糖具有巨大的開發(fā)潛力，但其應(yīng)用仍受到產(chǎn)量低、調(diào)控機(jī)制復(fù)雜以及構(gòu)效關(guān)系不明確等因素的限制。

基于此，團(tuán)隊研究聚焦于一株從泰山黃精中分離的內(nèi)生菌——枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）HJ-1，對其產(chǎn)生的胞外多糖的結(jié)構(gòu)及特性進(jìn)行分析，結(jié)果表明HJ-1胞外多糖與黃精多糖相似，且其體外抗氧化能力優(yōu)于黃精多糖。通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究深入解析其合成機(jī)制，鑒定出一系列與胞外多糖合成相關(guān)的基因，其主要涉及單糖運(yùn)輸、核苷酸糖合成、多糖聚合、運(yùn)輸和調(diào)控等關(guān)鍵代謝途徑，明確了其體內(nèi)多糖合成的分子機(jī)制；并進(jìn)一步利用代謝工程手段對參與核苷酸糖的合成過程中兩個關(guān)鍵基因（bglP、bglH）進(jìn)行同源過表達(dá)，其胞外多糖產(chǎn)量分別比野生型菌株提高了150%和210%，這一研究成果綜合利用了代謝工程、系統(tǒng)生物學(xué)、合成生物學(xué)等技術(shù)，為工廠化生產(chǎn)具有黃精多糖活性的內(nèi)生菌代謝產(chǎn)物提供了技術(shù)支撐，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會價值。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金和山東省重點(diǎn)研發(fā)計劃的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106055

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