近日，食品科學與工程學院食品營養與健康團隊在《Food Bioscience》上發表題為“Comparative transcriptomics analysis-guided metabolic engineering improved exopolysaccharide yield by Bacillus subtilis HJ-1 and its characteristics”的研究論文。山東農業大學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）是我國傳統的藥食同源植物，其多糖成分因具有抗氧化、免疫調節、抗菌、抗疲勞和降血糖等多種生物活性被廣泛研究并應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，限制了其大規模的應用生產。黃精內生菌與宿主植物黃精之間存在共生關系，其能夠合成與宿主植物相似的次級代謝產物，并具有與植物天然產物相似的生物活性。盡管內生菌胞外多糖具有巨大的開發潛力，但其應用仍受到產量低、調控機制復雜以及構效關系不明確等因素的限制。

基于此，團隊研究聚焦于一株從泰山黃精中分離的內生菌——枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）HJ-1，對其產生的胞外多糖的結構及特性進行分析，結果表明HJ-1胞外多糖與黃精多糖相似，且其體外抗氧化能力優于黃精多糖。通過轉錄組學研究深入解析其合成機制，鑒定出一系列與胞外多糖合成相關的基因，其主要涉及單糖運輸、核苷酸糖合成、多糖聚合、運輸和調控等關鍵代謝途徑，明確了其體內多糖合成的分子機制；并進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鍵基因（bglP、bglH）進行同源過表達，其胞外多糖產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、系統生物學、合成生物學等技術，為工廠化生產具有黃精多糖活性的內生菌代謝產物提供了技術支撐，具有重要的經濟和社會價值。

該研究得到了國家自然科學基金和山東省重點研發計劃的資助。

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

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波