基于CRISPR/Cas9技术的植物乳植杆菌YZH81胞外多糖合成基因簇功能鉴定

Functional Characterization of the Exopolysaccharide Gene Clusters of Lactiplantibacillus plantarum YZH81 Using CRISPR/Cas9 Technology

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摘要胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)合成基因簇是揭示乳酸菌EPS构效关系的基础.本研究前期发现一株高产EPS的植物乳植杆菌Lactiplantibacillus plantarum YZH81菌株含有可能的2 个EPS合成基因簇cps1和cps2,构建的YZH81?cps1菌株EPS产量下降.本研究首先利用CRISPR/Cas9技术敲除了YZH81菌株cps2基因簇.与YZH81相比,YZH81?cps1和YZH81?cps2的EPS产量分别下降了22.88%和35.42%,化学组成改变也较大,突变株均未检出鼠李糖单糖组分,而甘露糖和葡萄糖占比大幅提高.进一步利用蛋白质组学分析了不同发酵时间(10、32 h)两个不同cps簇的缺失相比于野生型YZH81菌株的差异蛋白29 个和22 个,京都基因与基因组百科全书和基因本体分析结果显示差异蛋白参与YZH81菌株的生物学过程、细胞组成的代谢与加工过程,但敲除cps2簇引起的差异蛋白功能更为丰富,包括脂质代谢、核苷酸代谢和肽聚糖的生物合成与代谢等.综上,本研究明确了YZH81菌株具有两个独立的不同cps簇,并分别承担了不同功能,为后期开展YZH81菌株的EPS益生功能构效关系的研究提供了理论支撑.