解构高山芽孢杆菌G03基因组：揭示其生物防治与益生特性的分子机制

本研究针对抗生素滥用导致的耐药性问题，通过全基因组测序和比较基因组分析揭示了高山芽孢杆菌(Bacillus altitudinis)G03菌株的生物防治与益生潜力。研究发现G03携带10个次级代谢基因簇、139个碳水化合物活性酶(CAZymes)及2个前噬菌体元件，实验证实其能抑制多种病原菌生长并形成强黏附生物膜。该研究为开发新型生物防治剂和动物饲料益生菌提供了理论框架。

　　

在抗生素滥用引发超级细菌和生态污染的严峻形势下，寻找安全高效的生物防治与益生替代品成为当务之急。高山芽孢杆菌(Bacillus altitudinis)因其卓越的环境适应性和抗菌特性备受关注，但其分子机制尚不明确。广东医科大学医学技术学院的研究团队通过多组学分析揭开了新菌株G03的基因组奥秘，相关成果发表于《BMC Genomics》。

研究采用牛津纳米孔技术(ONT)完成全基因组测序，结合二代数据校正获得3.72 Mb环状染色体。通过antiSMASH预测次级代谢基因簇，CAZy数据库注释碳水化合物活性酶，并运用体外实验验证抗菌活性和酶解功能。比较基因组分析选取39个已完成测序的B. altitudinis菌株构建系统发育树，使用OrthoVenn3平台分析核心/独有基因簇。

基因组特征与功能注释
组装显示G03含3,761个预测基因，GC含量41.41%，含82个tRNA和24个rRNA。COG分析显示65.8%基因具有功能，主要富集于氨基酸转运(297基因)和转录调控(261基因)。关键基因如GE001070/GE001115(肽聚糖DL-内肽酶CwlO)参与生物膜形成，增强环境适应性。

生物防治潜力解析
10个次级代谢基因簇编码抗菌物质：非核糖体肽合成酶(NRPS)产生地衣素(lichenysin)，核糖体合成修饰肽(RiPP-like)产生孢子杀伤因子，III型聚酮合酶(T3PKS)合成未知代谢物。实验证实G03对革兰阴性菌(如青枯菌Ralstonia solanacearum)抑制效果显著(+++)，对白色念珠菌(Candida albicans)等真菌呈中度抑制(+)。

益生特性验证
分泌蛋白组分析发现22个宿主互作相关基因，包括GE001504(黏附素)和AI-2E转运蛋白(GE000053/GE001433)，增强肠道定植能力。纤维素酶(20±1.2mm)和蛋白酶(39±1.0mm)水解实验显示优异酶活，生物膜形成能力达强黏附标准(OD>4ODc)。

进化与独特性
比较基因组显示G03与JYY-02亲缘最近，含78个独有基因如GE000331(孢子杀伤因子)和GE001379(群体感应调控因子ComX)。正选择分析发现膜整合组件(GE003203)和转录调控基因(GE000798)受强烈正向选择，可能驱动环境适应性进化。

该研究首次系统揭示了B. altitudinis G03通过次级代谢产物协同、分泌蛋白网络和基因组可塑性实现多功能生物防治与益生特性的分子基础。其纤维素降解和强定植能力为开发饲用益生菌提供新选择，而广谱抗菌特性对植物病害防控具有应用价值。研究建立的基因组-表型关联模型为后续功能基因挖掘提供了范式。