表型与基因组整合表征揭示四种双歧杆菌菌株间的功能异质性

《Probiotics and Antimicrobial Proteins》：Integrated Phenotypic and Genomic Characterization Reveals Functional Heterogeneity among Four Bifidobacterium Strains

　　

摘要

双歧杆菌属Bifidobacterium成员在益生菌相关功能上表现出显著的种间和种内变异，凸显了进行表型与基因组整合评价的必要性。本研究采用表型学与基因组学方法，对来自泰国科学技术研究所（TISTR）保藏中心的四株双歧杆菌进行了比较表征。混合基因组组装生成了完整的环状染色体，基于基因组的安全性评估未检测到已知的毒力相关基因。所有菌株均预测为非人体致病菌，且对测试的八种抗菌药物均表现为表型敏感。虽然在TISTR 2591和TISTR 2893中鉴定到与tet(W)相关的序列，但两株均未表现出表型四环素耐药性。比较性CAZyme分析鉴定到71至82个高置信度CAZyme编码基因，其中TISTR 2893拥有最大且最为多样的糖苷水解酶谱。四株菌株之间呈现出不同的功能特征谱。TISTR 2591表现出最强的上皮黏附能力，对Caco-2和HT-29细胞的黏附率分别达19.05%和10.47%，同时具有广泛的碳水化合物利用能力并以产生L-乳酸为主。TISTR 2737在TISTR菌株中表现出最强的胃酸耐受性，在pH 2.0条件下经180分钟后仅减少0.34-log?? CFU/mL；而TISTR 2986表现出最强的胆盐耐受性，减少量为0.50-log?? CFU/mL。TISTR 2893表现出最广的拮抗谱，可抑制全部六种指示菌。对无细胞上清液进行中和处理后，可检测到的抑制作用消失，而基因组挖掘未发现令人信服的完整细菌素合成簇。在性状加权功能筛选框架下，TISTR 2893获得了最高数值得分（15/28；53.57%），而等权域敏感性分析则产生了不同的数值排序，说明权重结构对综合评价的影响。总体而言，四株菌株呈现出不同的功能特征谱，而非统一的益生菌相关性能等级序列，支持基于互补的表型与基因组证据进行功能特异性的菌株选择。